Etude de la pléiotropie du gène desat1 dans la communication chimique chez Drosophila melanogaster

par Benjamin Houot

Thèse de doctorat en Biochimie. Biologie moléculaire et cellulaire

Sous la direction de Jean-François Ferveur.

Soutenue en 2009

à Dijon .


  • Résumé

    La discrimination sensorielle est un processus nerveux qui conditionne une décision et l’expression d’une préférence entre plusieurs possibilités. Les bases neurobiologiques et génétiques sous-jacentes au processus de discrimination sensorielle sont très peu connues et l’utilisation d’un modèle animal comme la mouche du vinaigre, Drosophila melanogaster, est favorable pour tenter d’effectuer des avancées significatives sur cette question. Nous avons utilisé des approches génétique, biochimique, neurobiologique et comportementale pour étudier en détail la discrimination chimiosensorielle des phéromones sexuelles chez les mâles drosophiles. Pour approcher cette question, nous avons opté pour deux approches méthodologiques. (1) Grâce aux nombreux outils génétiques disponibles et ceux créés au laboratoire, nous avons disséqué la régulation fonctionnelle du gène desat1. Ce gène agit à la fois (i) sur l’émission des hydrocarbures phéromonaux (en plaçant des insaturations sur les chaines carbonées) et (ii) sur la discrimination de ces phéromones (qui divergent entre les sexes sur la base du nombre d’insaturations). Notre dissection fonctionnelle vise surtout à montrer, en manipulant génétiquement les différentes régions régulatrices de desat1, que l’on peut dissocier la réalisation des phénotypes d’émission et de discrimination des phéromones sexuelles. De plus, nous avons tenté d’établir une corrélation entre le degré d’altération de chaque phénotype phéromonal, et les variations de niveau des 5 transcrits de desat1 dans la tête et le corps de l’adulte. (2) Nous avons aussi effectué deux expériences de sélection expérimentale visant à obtenir des lignées différenciées produisant des mâles montrant soit un très haut niveau de discrimination des phéromones sexuelles (HD), soit une discrimination réduite ou absente (LD), en parallèle d’une lignée témoin non sélectionnée (So). Nous avons maintenu une pression de sélection sur environ 20 générations successives, en démarrant, soit d’un fond génétique desat1 où les mâles montrent une discrimination réduite, soit d’un fond génétique sauvage où les mâles montrent une discrimination élevée. Une divergence rapide — après 4 générations en fond sauvage et 7 en fond desat1 — a été observée entre les lignées HD et LD. Nous avons ensuite détecté, avec des puces ADN, les gènes montrant des différences transcriptionnelles entre les têtes ou les corps des mâles HD/LD/So sélectionnés avec le fond génétique desat1. Le niveau d’expression des gènes candidats les plus plausibles a ensuite été mesuré dans les mâles des lignées sélectionnées avec le fond sauvage. Nous avons isolé les deux gènes Shaker (Sh) et quick-to-court (qtc) qui varient très significativement (entre les lignées HD et LD) et qui montrent des variations réciproques selon le fond génétique utilisé. La manipulation génétique de Sh et qtc a été réalisée (dans un fond génétique sauvage) soit avec des mutations agissant de manière ubiquitaire, soit avec des lignées comportant un ARN interférentiel (RNAi) pouvant être ciblé dans des tissus particuliers. Ces expériences ont validé le rôle que ces deux gènes jouent dans la discrimination sexuelle, quand ils sont exprimés dans le système nerveux de la mouche mâle. Comme la discrimination sexuelle peut être modifiée après quelques générations, chez un mâle D. Melanogaster, ceci pourrait expliquer la possibilité de sélectionner rapidement, dans la nature, de nouvelles populations montrant des préférences sexuelles alternatives. Ce processus favoriserait ainsi l’évolution et la fixation de nouvelles régions régulatrices impliquées dans les interactions génétiques au sein du réseau des gènes structurant le système chimiosensoriel sous-jacent à la discrimination des phéromones sexuelles.

  • Titre traduit

    Desat1 gene pleiotropy and chemical communication in Drosophila melanogaster


  • Résumé

    In Drosophila melanogaster, the desat1 gene is implied in two majors and complementary traits in pheromone communication : cuticular hydrocarbon production (as sexual pheromone) and the perception of pheromone by the male. This two phenotypes are controled independently by desat1 (Marcillac et al, 2005), so there is no existence of a direct relation between the abnormal production and their perception when it is perturbated. Or to maintain a sexual viable comunication, production and perception of sex pheromone are coadaptated. This study is based on this 2 aspects of the chemical communication. For understand this link, we have realized 2 approach: (1) a study of genetic and discrimination behavior on desat1 gene and I confirm that this gene affect these 2 phenotypes by pleiotropic effect. (2) a selection paradigm based on the ability of sex discrimination by male. Differents lines are generated according to their preference to discriminate the male in two differents background, where in one the aim is to get a gain of discrimination (desat1 background, constituted by the desat1 mutant line) and in the other to loose the perception of sex pheromone (wild type background). After 20 generations, in 2 backgrounds the ability of discrimination is modified. By microarray approach, 2 candidates genes, common of the 2 background, has been determinated to be responsable of discrimination phenotype and essential in pheromonal communication : Shaker and qtc. By RNai lines, I show that the control has a neurvous base.

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Informations

  • Détails : 1 vol.(253 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 179-191, 236-241, [233] réf.

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  • Bibliothèque : Université de Bourgogne. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TDDIJON/2009/25
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