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Thèse

Role of odorant-binding proteins in Drosophila melanogaster chemosensory perception

Résumé : La perception des signaux chimiques de l’environnement est un processus nécessaire aux interactions sociales entre les animaux. En effet, leur survie, ainsi que la détection des aliments nutritifs, ou toxiques, et la reproduction dépendent fortement de la chimioperception, qui allie les sens du goût et de l’olfaction. Tout comme la plupart des animaux, la Drosophile détecte les molécules odorantes et sapides grâce à ses systèmes gustatif et olfactif impliquant plusieurs familles multigèniques de chimiorécepteurs. Ainsi, ces composés chimiques pénétrant dans l'organe sensoriel (sensille) doivent être solubilisés avant d'être transportés à travers la lymphe sensillaire hydrophile baignant les dendrites des neurones chimiosensoriels. Ces événements périrecepteurs font intervenir plusieurs familles de protéines solubles parmi lesquelles se trouvent les protéines de liaison aux odorants (odorant-binding proteins, OBPs). Si les OBPs ont été initialement identifiées dans les sensilles olfactives, certaines sont également exprimées dans les sensilles gustatives. La fonction physiologique des OBPs est encore peu connue mais certaines études révèlent que ces protéines agissent comme transporteurs de molécules lipophiles. Les affinités relativement faibles des OBPs pour les odorants ainsi que leur abondance dans la lymphe sensillaire suggèrent que ces protéines peuvent se lier, solubiliser et transporter des molécules hydrophobes jusqu’aux chimiorécepteurs en traversant la lymphe sensillaire hydrophile. De nouveaux rôles ont été attribués aux OBPs, et en particulier leur capacité à « tamponner » des changements soudains de concentrations d'odorants et leur implication dans la détection de l’humidité. Récemment, l’OBP49a exprimée dans les sensilles gustatives, a été montrée comme étant impliquée dans la détection de certains composés amers. Comme le rôle pérircepteur des OBPs reste encore très peu compris, l'objectif de mon projet de thèse a consisté à clarifier l'implication de certaines OBPs dans l'odorat et le goût chez Drosophila melanogaster en utilisant des approches méthodologiques variées. Ma thèse a d’abord consisté à mesurer le rôle des OBPs dans la perception des composés alimentaires chez les adultes D. melanogaster. Les OBPs exprimées dans les appendices gustatifs ont été identifiées par q-PCR et produites en utilisant un système d'expression hétérologue, la levure. Les propriétés de liaison des OBPs recombinantes purifiées ont ensuite été testées pour leur capacité à lier de nombreux ligands potentiels. Nos résultats d'analyse de liaison, ont révélé de manière inattendue, une liaison entre l’OBP19b, et certains acides aminés. Nous avons donc poussé nos investigations sur le rôle de cette OBP. La cartographie des sensilles et des cellules exprimant l’OBP19b a été réalisée par immunomarquage, révélant que cette protéine est uniquement exprimée dans certaines cellules accessoires de sensilles précises du labellum. L’OBP19b a été aussi localisée dans le tube digestif et dans certains organes reproducteurs. De manière surprenante, la comparaison des réponses comportementales et des expérimentations électrophysiologiques sensillaires des mouches témoins et des mouches transgéniques a confirmé que l’OBP19b est impliquée dans la détection de certains acides aminés. De plus, la comparaison des séquences protéique a révélé sa relativement haute conservation au sein des espèces de Drosophilidae et même entre Diptères, ce qui suggère qu’elle joue un rôle crucial vis-à-vis de la recherche de nutriments chez ce groupe d’espèces. J’ai ensuite étudié le rôle de l’OBP28a dans l’olfaction. Cette OBP, l’une des plus abondante dans les antennes de Drosophile, a été montrée importante pour tamponner les variations soudaines de concentrations d'odorants. Afin d’étudier plus en profondeur le rôle physiologique de cette OBP, des études structurales, génétiques, biochimiques, comportementales et électrophysiologiques ont été réalisées en collaboration avec les membres de l’équipe. L’OBP28a a d'abord été exprimée puis purifiée et sa structure 3D a été résolue. L'étude de ses propriétés de liaison a révélé la capacité de l'OBP28a à se lier à des composés floraux tels que la β-ionone. Les mesures comportementales et électrophysiologiques ont confirmé son rôle physiologique dans la détection de la β-ionone. En conclusion, ma thèse de doctorat met en évidence les rôles nouveaux de deux OBPs dans la chimioréception : l’OBP28a est impliquée dans la détection de molécules florales alors que l’OBP19b est nécessaire pour détecter certains acides aminés.
Type de document :
Thèse
Liste complète des métadonnées

https://hal.inrae.fr/tel-02868885
Déposant : Sabine Julien <>
Soumis le : lundi 15 juin 2020 - 16:36:16
Dernière modification le : mardi 16 juin 2020 - 03:40:00

Identifiants

  • HAL Id : tel-02868885, version 1

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Karen Rihani. Role of odorant-binding proteins in Drosophila melanogaster chemosensory perception. Biochemistry, Molecular Biology. Université de Bourgogne Franche-Comté, 2019. English. ⟨tel-02868885⟩

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