Caractérisation et analyse de l'expression des pénaeidines, peptides antimicrobiens isolés chez la crevette pénéide Penaeus vannamei (Crustacea, Decapoda)

Haemocytes are the key elements of a complex defence system on which crustacean immunity is largely based. We report here for the first time in a crustacean that haemocytes are involved in the synthesis of antimicrobial peptides similar to those described in other arthropod classes. These molecules isolated from the penaeid shrimp Penaeus vannamei are members of an homogeneous farnily which differ from the antimicrobial peptides previously described in that they combine in a single molecule a proline-rich arninoterminal domain, and a cyclic carboxy-terminal domain containing three intramolecular disulphide bridges. In addition, penaeidins bear post-translational modifications at their arnino- and carboxy-termini. Five molecules of the penaeidin family were isolated by a biochemical approach and by cDNA cloning. They are characterised by antibacterial properties essentially directed against Gram positive strains et by antifungal activities against filamentous fungi. Penaeidins are mainly synthesised by haemocytes where they are stored within the cytoplasmic granules of the so-called granular and semigranular cell types. They are also present in haemocyte containing tissues (heart, lymphoid organ), in intestinal epithelium, and in gonads. Lower  expression levels were detected in hepatopancreas. From our results, and in opposition to the insect immune system, it seems that penaeidin expression is not transcriptionnally regulated upon infection, but that the bioactive peptides are released by haemocyte exocytosis in response to bacterial challenge. These data strongly suggest that antimicrobial peptide expression in crustacean is regulated in a similar manner to that described in chelicerata.

L'immunité des crustacés repose sur un système de défense complexe dont les principaux effecteurs sont les hémocytes. Nous avons montré pour la première fois chez un crustacé que les hémocytes participaient à la synthèse de peptides antimicrobiens comparables à ceux décrits chez les autres arthropodes. Ces molécules isolées chez la crevette pénéide Penaeus vannamei forment une famille homogène qui se distingue des peptides antimicrobiens précédemment décrits dans d'autres groupes par la présence conjointe d'un domaine amino-terminal riche en résidus proline et d'un domaine carboxy-terminal comportant trois ponts disulfure intramoléculaires. Les pénaeidines portent par ailleurs des modifications post-traductionnelles à leurs deux extrémités. Au total, cinq molécules ont été isolées par voie biochimique et par le clonage de leurs ADN complémentaires. Elles présentent des propriétés antibactériennes essentiellement dirigées contre les germes à Gram positif et des activités antifongiques sur les champignons filamenteux. Les pénaeidines sont majoritairement synthétisées dans les hémocytes où elles sont stockées dans les granules cytoplasmiques des cellules granuleuses et semi-granuleuses. Elles sont par ailleurs retrouvées dans les tissus riches en hémocytes (coeur, organe lymphoïde), dans l'épithélium intestinal et les gonades, de plus faibles niveaux d'expression étant observés dans l'hépatopancréas. Il semble que l'expression des pénaeidines ne soit pas régulée transcriptionnellement comme cela a été décrit pour les peptides antimicrobiens d'insectes, mais que les peptides biologiquement actifs soient libérés par exocytose des hémocytes producteurs en réponse aux stimulations bactériennes. Ce mode de régulation rapproche le système immunitaire des crustacés de celui des chélicérates.