Although the ontogeny of hematopoietic stem cells (HSCs) in vertebrates has been studied intensely, a lineage relationship between the HSCs found in the developmentally successive hematopoietic organs remains to be shown. By using an in situ photoactivatable cell tracer in the transparent zebrafish embryo, we demonstrated that definitive blood precursors appeared between the dorsal aorta and axial vein, validating the homology of this tissue with the AGM (aorta-gonad-mesonephros) of amniotes. These cells first migrated through the blood to a previously undescribed caudal hematopoietic tissue (CHT), where they differentiated, expanded, and further migrated to seed the definitive hematopoietic organs, the thymus and kidney. Immigrants on the way to the thymus expressed c-myb and ikaros but not rag1; they were probably no longer HSCs, however, because they lacked scl and runx1 expression, unlike immigrants to the kidney. The CHT thus has a hematopoietic function similar to that of the mammalian fetal liver.

The first leukocytes that arise in the development of vertebrate embryos are the primitive macrophages, which differentiate in the yolk sac and then quickly invade embryonic tissues. These macrophages have been considered to constitute a separate lineage, giving rise to no other cell type. Using an in vivo photoactivatable cell tracer in the transparent zebrafish (Danio rerio) embryo, we demonstrated that this lineage also gave rise to an equal or higher number of neutrophilic granulocytes. We were surprised to find that the differentiation of these primitive neutrophils occurs only after primitive myeloid progenitors have dispersed in the tissues. By 2 days after fertilization, these neutrophils have become the major leukocyte type found wandering in the epidermis and mesenchyme. Like the primitive macrophages, all primitive and larval neutrophils express PU.1 and L-plastin and they are highly attracted to local infections, yet only a small fraction of them phagocytose microbes, and to a much lesser extent per cell than the macrophages. They are also attracted to variously stressed or malformed tissues, suggesting a wider role than antimicrobial defense.

Mycobacterium abscessus is a rapidly growing Mycobacterium causing a wide spectrum of clinical syndromes. It now is recognized as a pulmonary pathogen to which cystic fibrosis patients have a particular susceptibility. The M. abscessus rough (R) variant, devoid of cell-surface glycopeptidolipids (GPLs), causes more severe clinical disease than the smooth (S) variant, but the underlying mechanisms of R-variant virulence remain obscure. Exploiting the optical transparency of zebrafish embryos, we observed that the increased virulence of the M. abscessus R variant compared with the S variant correlated with the loss of GPL production. The virulence of the R variant involved the massive production of serpentine cords, absent during S-variant infection, and the cords initiated abscess formation leading to rapid larval death. Cording occurred within the vasculature and was highly pronounced in the central nervous system (CNS). It appears that M. abscessus is transported to the CNS within macrophages. The release of M. abscessus from apoptotic macrophages initiated the formation of cords that grew too large to be phagocytized by macrophages or neutrophils. This study is a description of the crucial role of cording in the in vivo physiopathology of M. abscessus infection and emphasizes cording as a mechanism of immune evasion.

While the mammalian macrophage phenotypes have been intensively studied in vitro, the dynamic of their phenotypic polarization has never been investigated in live vertebrates. We used the zebrafish as a live model to identify and trail macrophage subtypes. We generated a transgenic line whose macrophages expressing tumour necrosis factor alpha (tnfa), a key feature of classically activated (M1) macrophages, express fluorescent proteins Tg(mpeg1:mCherryF/tnfa:eGFP-F). Using 4D-confocal microscopy, we showed that both aseptic wounding and Escherichia coli inoculation triggered macrophage recruitment, some of which started to express tnfa. RT-qPCR on Fluorescence Activated Cell Sorting (FACS)-sorted tnfa(+) and tnfa(-) macrophages showed that they, respectively, expressed M1 and alternatively activated (M2) mammalian markers. Fate tracing of tnfa(+) macrophages during the time-course of inflammation demonstrated that pro-inflammatory macrophages converted into M2-like phenotype during the resolution step. Our results reveal the diversity and plasticity of zebrafish macrophage subsets and underline the similarities with mammalian macrophages proposing a new system to study macrophage functional dynamic.

SUMMARY Cytosolic DNAs promote inflammatory responses upon detection by the cyclic GMP-AMP (cGAMP) synthase (cGAS). It has been thus suggested that cGAS downregulation is an immune escape strategy harnessed by tumor cells. Here, we used glioblastoma cells that lack cGAS to question whether alternative DNA detection pathways can promote pro-inflammatory signaling. We show that the DNA-PK DNA repair complex drives cGAS independent inflammatory responses but that its catalytic activity is required for cGAS-dependent cGAMP production and optimal downstream signaling. We further show that the cooperation between DNA-PK and cGAS favors the expression of chemokines that promote macrophage recruitment in the tumor microenvironment, a process that impaired early tumorigenesis but correlated with poor outcome. Thus, our study supports that cGAS-dependent signaling is acquired during tumorigenesis and that cGAS and DNA-PK activities should be analyzed concertedly to predict the impact of strategies aiming to boost tumor immunogenicity.

During embryogenesis of all vertebrates, haematopoietic stem/progenitor cells (HSPCs) extrude from the aorta by a complex process named Endothelial-to-Haematopoietic Transition (EHT). HSPCs will then colonize haematopoietic organs allowing haematopoiesis throughout adult life. The mechanism underlying EHT including the role of each aortic endothelial cell within the global aorta dynamics remains unknown. In the present study, we show for the first time that EHT involves the remodelling of individual cells within a collective migration of endothelial cells which is tightly orchestrated, resulting in HSPCs extrusion in the sub-aortic space without compromising aorta integrity. By performing a cross-disciplinary study which combines high resolution 4D imaging and theoretical analysis based on the concepts of classical mechanics, we propose that this complex developmental process is dependent on mechanical instabilities of the aorta preparing and facilitating the extrusion of HSPCs.

Abstract Recently, many studies demonstrated the fundamental role of tumour microenvironment (TME) in cancer progression. Here, we describe a state-of-the-art method to visualize in 3D the behaviour of tumours in zebrafish embryos. We highlight two major actors of TME, macrophages and vessels. This valuable tool is transposable to Patients Derived Xenograft imaging in order to predict the fate of malignant tumours according to the dynamics of their TME.

In vitro, depending on extracellular matrix (ECM) architecture, macrophages migrate either in amoeboid or mesenchymal mode; while the first is a general trait of leukocytes, the latter is associated with tissue remodelling via Matrix Metalloproteinases (MMPs). To assess whether these stereotyped migrations could be also observed in a physiological context, we used the zebrafish embryo and monitored macrophage morphology, behaviour and capacity to mobilisation haematopoietic stem/progenitor cells (HSPCs), as a final functional readout. Morphometric analysis identified 4 different cell shapes. Live imaging revealed that macrophages successively adopt all four shapes as they migrate through ECM. Treatment with inhibitors of MMPs or Rac GTPase to abolish mesenchymal migration, suppresses both ECM degradation and HSPC mobilisation while differently affecting macrophage behaviour. This study depicts real time macrophage behaviour in a physiological context and reveals extreme reactivity of these cells constantly adapting and switching migratory shapes to achieve HSPCs proper mobilisation.

ABSTRACT Offspring sex ratio has been proposed as an indicator of the risk of developing certain cancers in humans, but offspring sex ratio may also be a consequence of the disease. In this study, we delve into this subject using the fish Danio rerio as a model system. First, we explore whether inducing skin cancer at an early stage of the host’s life (embryonic stage) has the potential to influence sex determination and/or sex-specific mortality. Second, we investigate whether the sex ratio in offspring produced by tumor-bearing adult females differs from that of healthy females. Third, we compare the survival (until sexual maturity) of offspring produced by cancerous and non-cancerous females. We found that skin cancer did not influence sex ratio in both experiments. However, consistent with previous studies on other model systems, the survival of offspring from cancerous females was higher, suggesting that diseased females allocate more resources to current reproductive efforts compared to their healthy counterparts. This study makes a significant contribution to our understanding of the ecological and evolutionary consequences of host-tumor interactions in animals.