Défis dans l'aquaculture du saumon : menaces virales
Examiner comment les virus affectent le saumon atlantique dans l'aquaculture.
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Table des matières
- Maladies Virales chez le Saumon
- Ubiquitine et Réponse immunitaire
- Résumé et Objectif
- Changements Mondiaux d'Ubiquitination en Réponse à l'Infection Virale
- Analyse Enrichie d'Ubiquitination du Protéome
- Protéomique de l'Infection par le VAIS et le VNPI
- Analyse d'Enrichissement des Termes GO des Protéines Différemment Abondantes
- Reprogrammation Transcriptomique en Réponse aux Infections par le VAIS et le VNPI
- Reprogrammation Transcriptionnelle Médiée par l'Ubiquitine en Réponse aux Infections par le VAIS et le VNPI
- Infection par le Virus Anémie Infectieuse du Saumon Induit une Forte Réponse Post-Traductionnelle
- Protéines TRIM Conservées et Spécifiques aux Poissons jouent un Rôle Majeur dans la Réponse au VAIS chez le Saumon Atlantique
- Infection par le Virus Nécrose Pancréatique Infectieuse Induit une Forte Réponse Transcriptionnelle Suivie d'une Reprogrammation Protéasomale
- Conclusions
- Source originale
L'aquaculture est super importante pour nourrir notre monde qui grandit. Avec la population qui devrait atteindre presque 10 milliards d'ici 2050, on va peut-être devoir doubler notre production alimentaire. L'élevage de poissons, qui consiste à élever des poissons dans des environnements contrôlés, fournit actuellement environ 17 % des Protéines animales qu'on consomme. Mais voilà le souci : on peut pas continuer à pêcher dans l'océan à la même vitesse qu'on le fait déjà. Donc, il faut vraiment que l'élevage de poissons se développe dans les 25 prochaines années pour satisfaire nos appétits.
Bien que l'élevage de poissons ait certains avantages par rapport à l'élevage traditionnel de viande-comme avoir besoin de moins de terre et produire moins de gaz à effet de serre-c'est pas que des bonnes nouvelles. L'industrie fait face à de gros défis avec des maladies qui peuvent décimer les populations de poissons. Ces maladies sont l'une des principales causes de pertes dans l'aquaculture.
Maladies Virales chez le Saumon
Les infections virales sont un gros problème pour le saumon atlantique, un poisson populaire dans l'aquaculture. Elles peuvent entraîner des taux de mortalité élevés parmi ces poissons, et malheureusement, y a pas beaucoup de vaccins ou de traitements efficaces disponibles. Deux virus vraiment méchants, le Virus Anémie Infectieuse du Saumon (VAIS) et le Virus Nécrose Pancréatique Infectieuse (VNPI), sont particulièrement nuisibles. Bien que beaucoup de fermes de saumon vaccinent contre le VAIS, ces vaccins ne protègent pas complètement. Et devine quoi ? Il n'y a pas de vaccin pour le VNPI du tout.
Les chercheurs espèrent en savoir plus sur comment ces virus interagissent avec leurs hôtes poissons. Cette connaissance pourrait mener à de meilleurs vaccins ou à des méthodes pour élever des poissons capables de résister à ces infections.
Ubiquitine et Réponse immunitaire
Quand nos corps combattent des envahisseurs, ça devient un peu compliqué. Une petite protéine, mais super puissante, appelée ubiquitine, joue un rôle clé dans la réponse de notre système immunitaire. Pense à l'ubiquitine comme un "tag" qui aide les cellules à savoir quoi faire. Elle peut changer la façon dont les protéines fonctionnent, où elles vont, et même combien de temps elles restent.
L'ubiquitine peut activer les réponses immunitaires, c'est super important quand un virus essaie d'envahir. Par exemple, ça peut aider nos corps à détecter la présence d'un virus et à déclencher une défense. Selon le contexte, l'ubiquitine peut soit aider à combattre le virus, soit, dans certains cas, aider le virus lui-même.
Résumé et Objectif
Dans la lutte contre les virus, l'ubiquitine est cruciale. Les chercheurs se concentrent sur comment l'ubiquitine aide le saumon à répondre aux infections par le VAIS et le VNPI. Ils ont découvert que lorsque les cellules de saumon étaient infectées, les motifs d'ubiquitine changeaient, ce qui influençait les réponses immunitaires.
Changements Mondiaux d'Ubiquitination en Réponse à l'Infection Virale
Les scientifiques ont examiné des cellules rénales de saumon infectées par le VAIS et le VNPI. Ils ont vérifié ces cellules 24 et 48 heures après l'infection. Ils voulaient voir comment la quantité de protéines marquées par l'ubiquitine changeait.
En étudiant les cellules infectées par le VAIS, ils ont constaté une forte augmentation des protéines ubiquitinées par rapport aux cellules non infectées. Cependant, pour les cellules infectées par le VNPI, ils ont remarqué une diminution des niveaux globaux de protéines ubiquitinées.
Analyse Enrichie d'Ubiquitination du Protéome
Pour approfondir, les chercheurs ont enrichi les échantillons pour se concentrer sur les protéines étiquetées par l'ubiquitine. Ils ont trouvé un grand nombre de protéines, mais en filtrant pour celles spécifiquement identifiées dans le saumon atlantique, il restait encore beaucoup à explorer.
Les résultats ont montré que l'infection par le VAIS causait plus de protéines marquées par l'ubiquitine, tandis que l'infection par le VNPI entraînait principalement l'inverse. Il s'est avéré que même si les deux virus affectent les poissons de manière similaire, les réponses immunitaires qu'ils déclenchent étaient assez différentes.
Protéomique de l'Infection par le VAIS et le VNPI
En examinant les protéines spécifiques marquées par l'ubiquitine, beaucoup de changements ont été notés. Pour le VAIS, un grand nombre de protéines augmentaient, tandis que pour le VNPI, on observait une diminution. Les virus affectaient le système immunitaire des poissons de différentes manières, provoquant des réactions variées de l'hôte.
Certaines protéines spécifiques associées au processus d'ubiquitination augmentaient en réaction au VAIS, tandis que plusieurs protéines montraient une diminution pendant l'infection par le VNPI.
Analyse d'Enrichissement des Termes GO des Protéines Différemment Abondantes
Quand les chercheurs ont examiné les changements spécifiques des protéines dus à l'infection par le VAIS, ils ont découvert que les voies responsables de la fabrication et du traitement des protéines étaient significativement impactées. En revanche, l'infection par le VNPI a entraîné des changements principalement liés au métabolisme et à la dégradation des protéines.
Reprogrammation Transcriptomique en Réponse aux Infections par le VAIS et le VNPI
Les scientifiques voulaient aussi savoir comment le matériel génétique dans les cellules changeait en réponse à ces infections. En étudiant l'ARN dans les cellules, ils pouvaient voir comment les cellules réagissaient à un niveau génétique.
Pour l'infection par le VAIS, la réponse à 24 heures était plutôt décevante, mais à 48 heures, beaucoup plus de gènes étaient activés. En revanche, avec le VNPI, les cellules semblaient réagir immédiatement, montrant beaucoup de changements génétiques.
Reprogrammation Transcriptionnelle Médiée par l'Ubiquitine en Réponse aux Infections par le VAIS et le VNPI
Les chercheurs ont également établi des liens entre les niveaux d'ubiquitine dans les protéines et les réponses génétiques. Ils ont découvert que certaines protéines liées à la lutte contre les virus étaient associées à des changements dans les niveaux d'ubiquitine. Ça montre à quel point l'ubiquitine est cruciale pour aider le système immunitaire à répondre aux infections.
Infection par le Virus Anémie Infectieuse du Saumon Induit une Forte Réponse Post-Traductionnelle
L’étude a révélé que lorsque les cellules de saumon étaient infectées par le VAIS, il y avait une réponse globale lente au début, mais ça a pris de l'ampleur par la suite. Pour le VNPI, en revanche, les cellules se sont mises en action beaucoup plus rapidement, montrant une forte réponse génétique tout de suite.
Protéines TRIM Conservées et Spécifiques aux Poissons jouent un Rôle Majeur dans la Réponse au VAIS chez le Saumon Atlantique
Une famille de protéines appelée protéines TRIM a été fortement affectée par les infections. Certaines de ces protéines sont connues pour aider le saumon à combattre les virus. Les résultats suggèrent que ces protéines jouent un rôle important dans la réponse immunitaire.
Infection par le Virus Nécrose Pancréatique Infectieuse Induit une Forte Réponse Transcriptionnelle Suivie d'une Reprogrammation Protéasomale
Quand les cellules de saumon étaient infectées par le VNPI, les chercheurs ont observé une diminution des protéines qui régulent la réponse immunitaire. Ça suggère que le virus pourrait prendre des mesures pour réduire les défenses du poisson.
Conclusions
En résumé, l'utilisation de l'ubiquitine et d'autres protéines joue un grand rôle dans la façon dont le saumon atlantique combat les infections virales comme le VAIS et le VNPI. Comprendre ces interactions complexes pourrait aider à améliorer les pratiques d'élevage de poissons ou même à mener à de meilleurs traitements contre ces menaces.
Alors, la prochaine fois que tu savoures un plat de saumon délicieux, souviens-toi de la bataille que les poissons mènent sous les vagues. C'est un monde où les poissons mangent des virus là-bas !
Titre: Differential Ubiquitination of Host Proteins in Response to IPNV and ISAV viruses in Atlantic salmon
Résumé: Viral diseases remain a major barrier to the sustainable production of farmed fish, primarily attributable to the absence of effective prevention and treatment options. Understanding host-pathogen interactions can guide the development of vaccines, antiviral therapies, or gene editing strategies. Ubiquitination is a key cell signalling molecule, known to regulate many aspects of immune functions but currently understudied in fish. This study leverages ubiquitin-enriched mass spectroscopy complemented with RNA sequencing to characterize the role of ubiquitination in response to infection. A challenge experiment was conducted by infecting Atlantic salmon head kidney (SHK-1) cells with Infectious salmon anaemia virus (ISAV) and Infectious pancreatic necrosis virus (IPNV). At 24- and 48 hours post-infection dramatic changes were observed in the global ubiquitination state of host proteins. Many post-translational modifying proteins increased in abundance upon ISAV infection, whilst IPNV infection resulted in a reduction in abundance of many of these proteins. Transcriptomics showed a delay in the activation of the antiviral response to ISAV infection, with major upregulation of genes associated with immune pathways only at 48h. On the contrary, IPNV infection resulted in upregulation of classic innate immune response genes at both timepoints. Clear activation of Rig-like receptor pathways is demonstrated in both infections, in addition to upregulation of both conserved and novel antiviral TRIM E3 ubiquitin ligate genes. Network analysis identified clusters of immune genes and putatively regulatory proteins showing differential ubiquitination upon viral infection. This study highlights the importance of post-translational control of the host innate immune response to viruses in Atlantic salmon. Clear differences in ubiquitination between two viruses indicate either virus-specific post-translational regulation or viral antagonism of the immune response. Additionally, the ubiquitination of various proteins was linked to the regulation of innate immune pathways, suggesting a direct role of ubiquitination in the regulation of antiviral responses. AUTHOR SUMMARYUbiquitination is a main cellular regulatory mechanism in all animal species, controlling the activity of many proteins within the cell. The role of ubiquitination in the regulation of immunity is well-established, and several direct interactions with viruses have been described, either as part of a strategy of the host to fight the infection or as a viral mechanism to evade the host immune response. In aquaculture, viral diseases currently represent the most important threat to the sustainability of the industry. However, very little is known about the interplay between ubiquitination and viral pathogens in fish species. In our study, we have assessed the ubiquitination response of Atlantic salmon to two production-relevant viruses, Infectious salmon anaemia virus (ISAV) and Infectious pancreatic necrosis virus (IPNV). We found remarkable differences in the ubiquitination profiles between the two infections, suggesting a key role of ubiquitination on the early immune response. We also discovered an association between the ubiquitination of certain regulatory proteins and the activation of antiviral pathways. This information could help develop new strategies to tackle viral diseases in aquaculture, such as the development of more effective vaccines or antiviral therapies, or inform gene editing efforts to generate disease resistant fish.
Auteurs: Robert Stewart, Xoel Souto Guitián, Ophélie Gervais, Yehwa Jin, Sarah Salisbury, Samuel A. M. Martin, Maeve Ballantyne, Beatriz Orosa-Puente, Diego Robledo
Dernière mise à jour: 2024-11-05 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.05.622028
Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.11.05.622028.full.pdf
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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