What bacterial defenses teach us about innate immunity?

Les agents pathogènes ont alimenté la diversification des stratégies de défense intracellulaire qui définissent collectivement l'immunité innée autonome des cellules. Chez les bactéries, l'immunité innée se manifeste par un large arsenal de systèmes de défense qui assurent la protection contre les phages. La complexité du répertoire immunitaire bactérien n'a été réalisée que récemment et suggère maintenant que l'immunité innée a des points communs à travers l'arbre de la vie : de nombreux composants de l'immunité innée eucaryote se retrouvent dans les bactéries où ils protègent contre les phages. Je résume ici les découvertes récentes sur la conservation des voies de l'immunité innée entre procaryotes et eucaryotes. Je montre que les mécanismes de défense bactériens peuvent à leur tour catalyser la découverte de nouveaux acteurs moléculaires de l'immunité innée eucaryote. Nous avons récemment décrit les ATP nucléosidases, des effecteurs immunitaires qui clivent les molécules d'ATP en adénine et ribose-5'-triphosphate pendant l'infection des phages, les privant ainsi d'énergie. En utilisant des analyses phylogénétiques, nous avons découvert que le domaine de l'ATP nucléosidase immunitaire se trouve dans une variété d'organismes eucaryotes allant des champignons aux coraux et aux insectes, où il est intégré dans un ensemble diversifié de protéines avec une architecture immunitaire typique. Dans l'ensemble, nos résultats suggèrent que la dégradation de l'ATP représente un nouveau mécanisme de l'immunité innée qui est conservé à travers l'arbre de la vie, soulignant le potentiel des défenses bactériennes pour élargir nos connaissances de l'immunité eucaryote.

Pathogens have fueled the diversification of intracellular defense strategies that collectively define cell-autonomous innate immunity. In bacteria, innate immunity is manifested by a broad arsenal of defense systems that provide protection against phages. The complexity of the bacterial immune repertoire has only been realized recently and is now suggesting that innate immunity has commonalities across the tree of life: many components of eukaryotic innate immunity are found in bacteria where they protect against phages. Here, I summarize recent findings on the conservation of innate immune pathways between prokaryotes and eukaryotes. I show that bacterial defense mechanisms can in turn catalyze the discovery of novel molecular players of eukaryotic innate immunity. We recently described ATP nucleosidases, immune effectors which cleave ATP molecules into adenine and ribose-5'-triphosphate during phage infection, thereby depriving phages of energy. Using phylogenetic analyses, we found that the immune ATP nucleosidase domain is found in a variety of eukaryotic organisms ranging from fungi to corals and insects, where it is embedded in a diverse set of proteins with a typical immune architecture. Taken together, our findings suggest that ATP degradation represents a novel mechanism of innate immunity that is conserved across the tree of life, highlighting the potential of bacterial defenses to expand our knowledge of eukaryotic immunity.