CE34 - Contaminants, écosystèmes et santé

Goût amer et detoxification – BITTERTOX

BITTERTOX : Goût amer et détoxification

L'adaptation des organismes aux xénobiotiques implique non seulement des systèmes de détoxification mais aussi une adaptation coordonnée des systèmes sensoriels, notamment gustatif.

Adaptation aux xénobiotiques

Depuis l'origine de la vie, les organismes doivent faire face aux xénobiotiques produits par d'autres organismes qui les utilisent pour se défendre ou pour maîtriser leurs proies. L'adaptation à ces xénobiotiques implique plusieurs familles d'enzymes de détoxification et des transporteurs qui sont exprimés de manière constitutive et inductible. Ils sont particulièrement bien étudiés car ils contribuent au développement de résistances aux pesticides. <br /><br />Tous les animaux disposent d'un système de protection supplémentaire: la gustation, qui implique des cellules chimio-sensorielles exprimant des récepteurs gustatifs. Les cellules sensibles au sucre activent l'alimentation, tandis que les cellules sensibles à l’amer induisent un comportement de rejet. Détecter des xénobiotiques comme amers permet aux animaux d'éviter d'ingérer des toxines potentielles.<br /><br />Détoxification et gustation sont-ils indépendants ou coopèrent-ils et comment? Nous postulons que ces deux systèmes interagissent à deux niveaux : (1) les gènes impliqués dans ces deux fonctions devraient co-évoluer et (2) gustation et détoxification pourraient être liés au niveau physiologique, la gustation pouvant servir d’avant-poste et contribuer à activer la détoxification.<br /><br />Nous proposons d’étudier à grande échelle l’amertume et la toxicité de xénobiotiques chez un insecte modèle, Drosophila melanogaster. Cet insecte est anthropique, c'est-à-dire exposé aux xénobiotiques dans l'environnement humain, son génome est bien connu et des outils génétiques sont facilement disponibles pour surexprimer ou restreindre l'expression de gènes liés à la détoxification et à la gustation. Nous proposons de tester plusieurs alcaloïdes (quinine, nicotine, berbérine, caféine), une saponine triterpene (escine) et deux molécules anthropiques (paraquat, benzoate de dénatonium).

Nous caractériserons leur amertume gustative et leur toxicité sur 200 lignées iso-femelles prélevées sur une population naturelle de mouches et complètement séquencées, le Drosophila Genetic Reference Panel (DGRP). Afin de tester l'amertume, nous utiliserons un test d'alimentation à haut débit pour surveiller l'aversion et les choix alimentaires des adultes Drosophila. Nous évaluerons également la toxicité de ces composés mélangés au régime en mesurant leur survie (tâche 1).
Ces données nous permettront d'analyser la variation phénotypique avec une étude d'association à l'échelle du génome (GWAS) pour identifier les gènes associés aux deux phénotypes. Cela nous permettra de vérifier si certains gènes gustatifs et de détoxification co-varient et d’identifier si des pools de gènes appartenant à des familles différentes sont co-localisés dans le génome (tâche 2).
En parallèle, nous développerons des observations physiologiques en utilisant la caféine comme modèle et nous évaluerons si l'activation de neurones gustatifs amers peut induire ou faciliter la détoxication (tâche 3).

Le programme a débuté avec un retard considérable. Nous avons entamé la partie phénotypage comportemental et toxicité.

BITTERTOX représente la première tentative à grande échelle de comprendre comment le système gustatif s'adapte aux xénobiotiques de l'environnement et comment il interagit avec le système de détoxification, au niveau de la population et chez les individus. Ce projet nous donnera des pistes pour améliorer notre utilisation des xénobiotiques anthropiques, tels que les insecticides, afin de limiter leurs effets non intentionnels sur d'autres animaux.

Néant

Depuis l'origine de la vie, les organismes doivent faire face aux xénobiotiques produits par d'autres organismes qui les utilisent pour se défendre ou pour maîtriser leurs proies. L'adaptation à ces xénobiotiques implique plusieurs familles d'enzymes de détoxification, des cytochrome P450, des glutathion-S-transférases, des estérases et des transporteurs ABC. Ces enzymes et transporteurs sont exprimés de manière constitutive et inductible. Ils sont particulièrement bien étudiés car ils contribuent au développement de résistances aux pesticides.

Tous les animaux disposent d'un système de protection supplémentaire: la gustation, qui implique des cellules chimio-sensorielles exprimant des récepteurs gustatifs. Les cellules sensibles au sucre activent l'alimentation, tandis que les cellules sensibles à l’amer induisent un comportement de rejet. Détecter des xénobiotiques comme amers permet aux animaux d'éviter d'ingérer des toxines potentielles. Les animaux dont le régime alimentaire est spécialisé ont peu de récepteurs gustatifs et de gènes de détoxification, tandis que les animaux avec un régime alimentaire diversifié présentent une expansion des familles de gènes gustatifs et de détoxification.

Détoxification et gustation sont-ils indépendants ou coopèrent-ils et comment? Nous postulons que ces deux systèmes interagissent à deux niveaux : (1) les gènes impliqués dans ces deux fonctions devraient co-évoluer et (2) gustation et détoxification pourraient être liés au niveau physiologique, la gustation pouvant servir d’avant-poste et contribuer à activer la détoxification.

Nous proposons d’étudier à grande échelle l’amertume et la toxicité de xénobiotiques chez un insecte modèle, Drosophila melanogaster. Cet insecte est anthropique, c'est-à-dire exposé aux xénobiotiques dans l'environnement humain, son génome est bien connu et des outils génétiques sont facilement disponibles pour surexprimer ou restreindre l'expression de gènes liés à la détoxification et à la gustation. Nous proposons de tester plusieurs alcaloïdes (quinine, nicotine, berbérine, caféine), une saponine triterpene (escine) et deux molécules de synthèse (paraquat, dénatonium benzoate).

Nous caractériserons leur amertume et leur toxicité sur 200 lignées iso-femelles prélevées sur une population naturelle de mouches et complètement séquencées, le Drosophila Genetic Reference Panel (DGRP). Afin de tester l'amertume, nous utiliserons un test d'alimentation à haut débit pour enregistrer des réductions de consommation chez des mouches adultes. Nous évaluerons également la toxicité de ces composés mélangés au milieu alimentaire en mesurant la survie de mouches adultes (tâche 1).

Ces données nous permettront d'analyser la variation phénotypique avec une étude d'association à l'échelle du génome (GWAS) pour identifier les gènes associés aux deux phénotypes. Cela nous permettra de vérifier si certains gènes gustatifs et de détoxification co-varient et d’identifier si des pools de gènes appartenant à des familles différentes sont co-localisés dans le génome (tâche 2).

En parallèle, nous développerons des observations physiologiques en utilisant la caféine comme modèle et nous évaluerons si l'activation de neurones gustatifs amers peut induire ou faciliter la détoxication (tâche 3).

BITTERTOX représente la première tentative à grande échelle de comprendre comment le système gustatif s'adapte aux xénobiotiques de l'environnement et comment il interagit avec le système de détoxification, au niveau de la population et chez les individus. Ce projet nous donnera des pistes pour améliorer notre utilisation des xénobiotiques anthropiques, tels que les insecticides, afin de limiter leurs effets non intentionnels sur d'autres animaux.

Coordination du projet

Frédéric Marion-Poll (Évolution, génomes, comportement et écologie)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

ISYEB Institut de Systématique, Evolution, Biodiversité
iEES Institut d'écologie et des sciences de l'environnement de Paris
EGCE Evolution Génome Comportement Ecologie
EGCE Évolution, génomes, comportement et écologie
I2BC Institut de Biologie Intégrative de la Cellule

Aide de l'ANR 462 285 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2019 - 48 Mois

Liens utiles

Explorez notre base de projets financés

 

 

L’ANR met à disposition ses jeux de données sur les projets, cliquez ici pour en savoir plus.

Inscrivez-vous à notre newsletter
pour recevoir nos actualités
S'inscrire à notre newsletter