BITTERTOX — Goût amer et detoxification

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.