Réponses comportementales et préférences envers les acides gras à longue chaîne chez Drosophila melanogaster

par Anne-Sophie Fougeron

Thèse de doctorat en Sciences de la vie

Sous la direction de Jean-François Ferveur et de Jean-Pierre Farine.

Soutenue le 02-12-2011

à Dijon , dans le cadre de École doctorale E2S Environnements, Santé, STIC (Dijon) , en partenariat avec Centre des Sciences du Goût et de l’Alimentation (Dijon) (laboratoire) .

Le président du jury était Michel Narce.

Le jury était composé de Frédéric Marion-Poll.

Les rapporteurs étaient Marie-Laure Parmentier, Alain Robichon.


  • Résumé

    Les acides gras (AGs) sont des molécules nécessaires pour la survie des êtres vivants car ils participent à de nombreuses voies métaboliques et constituent un réservoir énergétique important. Malgré le lien établi entre les AGs et certaines maladies humaines (cancers, obésité, maladies cardiovasculaires), les mécanismes sous-jacents à la perception de ces composés ont été, jusqu’à présent, très peu explorés, en particulier chez les invertébrés. C'est l’une des raisons pour lesquelles, nous avons étudié, lors de notre thèse, la perception des AGs à longue chaine (C14:0, C16:0, C18:0, C18:1, C18:2, C18:3), en utilisant l’espèce modèle Drosophila melanogaster. Nous avons aussi tenté de caractériser quelques facteurs biologiques sous-jacents à la modulation de cette réponse. Nos observations comportementales, effectuées sur des individus ou des groupes issus des deux lignées sauvages Dijon2000 (Di2) et Canton-S, ont permis de démontrer que les larves étaient capables de distinguer ces AGs. En particulier, nous avons observé que les larves sont attirées par les AGs insaturés et fortement repoussées et/ou stressés par les AGs saturés. Ces derniers déclenchent d’ailleurs une forte réaction comportementale chez les groupes de larves qui montrent un phénomène durable d’agrégation. Une autre raison pour effectuer cette étude vient de la proximité structurale des AGs et des hydrocarbures cuticulaires qui servent de phéromones sexuelles chez les adultes. Ainsi, nous avons testé la réponse de mutants pour les gènes desat1 et CheB42a, qui sont impliqués dans la perception et/ou la discrimination de ces phéromones. Les larves mutantes desat1 ne montrent pas de comportement d’agrégation, ce qui suggère une altération de leur perception ou de leur réaction sur les AGs saturés. Nous avons ciblé des perturbations de desat1 dans divers tissus en combinant différentes lignées pilotes (correspondant aux différentes régions régulatrices de desat1) avec un transgène exprimant l’ARN interférent de desat1. Nous avons découvert qu’une région régulatrice ciblant l’ARN interférent dans une partie du cerveau perturbe la réponse aux AGs saturés, ce qui est cohérent avec le résultat précédent. Les larves portant le transgène CheB42a-Gal4 montrent des défauts plus subtils et néanmoins une répulsion moins forte vis-à-vis des AGs saturés. Nous avons tiré profit du temps court de génération de la drosophile pour réaliser deux expériences de sélection sur la lignée Di2, pendant environ 50 générations. Dans un premier temps, nous avons sélectionné, génération après génération, les larves montrant des réponses atténuées envers le C18:0, et nous avons observé, après 20 générations, une plus faible tendance à éviter cet AG. Dans un deuxième temps, nous avons élevé la lignée Di2 sur un milieu appauvri en AGs et nous avons noté que les larves ainsi élevées perçoivent anormalement le C18:3. Afin de vérifier si la préférence envers les AGs pouvait changer au cours de la vie, nous avons testé la réponse des adultes. Un test réalisé dans un olfactomètre, et visant à mesurer la réponse olfactive, montre que les adultes sont repoussés par le C18:3, et indifférents au C18:0. Un test de réponse gustative (répression de l’extension du proboscis) montre que les AGs insaturés répriment plus fortement la réponse que les AGs saturés. En conclusion, au cours de notre thèse, nous avons pu démontrer que les préférences envers les AGs saturés et insaturés varient au cours de la vie de la drosophile, peut-être en relation avec leurs besoins nutritifs. Les AGs semblent être perçus par olfaction, gustation, et peut être par mécanosensation.

  • Titre traduit

    Behavioural responses and long chain fatty acides preferences in Drosophila melanogaster


  • Résumé

    Fatty-acids (FAs) are crucial for animal survival and reproduction since these molecules are involved in many metabolic pathways and constitute a substantial store of energy. Despite the strong relationship established between excessive FA consumption and severe human etiologies (obesity, cancer, vascular diseases), our knowledge of the mechanisms underlying FA perception and preference is limited particularly in invertebrates. This is one of the reasons why we decided to investigate, during our PhD thesis, the perception of long-chain FAs (C14:0, C16:0, C18:0, C18:1, C18:2, C18:3), using the model species Drosophila melanogaster. We have also attempted to characterize some of the biological factors involved in the modulation of this response. Our behavioral tests, carried both on individuals and groups of the two wild-type strains Dijon2000 (Di2) and Canton-S, revealed that larvae are able to distinguish these FAs. More precisely, we observed that larvae are attracted by unsaturated FAs and strongly repulsed and/or stressed by saturated FAs. The latter compounds also induce a strong behavioral reaction in groups of larvae resulting into a long-lasting aggregation figure. Another reason to study FAs is their structural proximity with cuticular hydrocarbons which act as sex pheromones in adults. Therefore, we measured the behavioral response of mutants for the desat1 and CheB42a genes, both of which are involved in the perception and/or discrimination of these pheromones. The fact that mutant desat1 larvae do not show aggregation behavior suggests that they have an abnormal perception or reaction to saturated FAs. We then targeted genetic alteration of desat1 using drivers (made with different regulatory regions of desat1) combined with a transgene carrying the interferential RNA of desat1. When targeting a specific brain region, we found that larvae do not properly react to C18:0. This result is coherent with the defect described above. On the other hand, larvae carrying the CheB42a-Gal4 transgene exhibit more subtle defects including a slightly altered reaction to saturated FAs. We also took advantage of the short generation time of D. melanogaster to perform two selection experiments using the parental Di2 strain during 50 generations. First, we selected, generation after generation, larvae showing decreased aversive response to C18:0, and we observed, after 20 generations, a weaker tendency to avoid this FA. Second, we maintained the Di2 strain on a food with a poor FA content, and we noted that resulting larvae show an altered response to C18:3. To check whether FA preference could change during life time, we also measured adult behavior. A first test performed in a olfactometer to assess olfactory response, revealed that flies are repulsed by C18:3, but are indifferent to C18:0. A second test assessing adult gustatory response (with the repression of the proboscis extension reflex) showed that unsaturated FAs repress behavior more strongly than saturated FAs. In summary, during our PhD thesis, we have shown that FA preference can change during the life of D. melanogaster, maybe in relation with different nutritional requirements. FAs seem to be perceived by olfaction, taste and maybe mechanosensation.


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