Le complexe P-gp/mdr de la drosophile : un bio-marqueur potentiel de la pollution atmosphérique due aux hydrocarbures aromatiques polycycliques

par Christel Vaché

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé. Biologie cellulaire et moléculaire

Sous la direction de Mahchid Bamdad.

Soutenue en 2006

à Clermont-Ferrand 1 .

mots clés

• Xénobiotiques
• Pollution atmosphérique
• Composés aromatiques polycycliques
• Drosophila melanogaster
• Glycoprotéine P

Résumé

Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont des polluants, émis lors de combustion incomplètes, qui peuvent engendrer des effets cytotoxiques, génotoxiques ou cancérigène. Dans le milieu atmosphérique la teneur de ces composés a été récemment réglementée au niveau européen. La surveillance de leurs concentrations et de leur impacts sur la santé, doit être effectuée par des mesures physico-chimiques et par le suivi de bio-indicateurs. Cette bio-surveillance est encore peu développée et nécessite la recherche de bio-marqueurs répondant spécifiquement à ces polluants. L'utilisation du complexe P-gp/mdr bien connu chez les mammifères pour son implication dans des phénomènes de " multidrug resistance ", a été évaluée pour le développement d'un bio-marqueur chez le modèle drosophile. Chez cet insecte nous avons trouvé que la P-gp était exprimée dans chaque stade de développement et qu'elle participait très activement à la protection des cellules en rejetant dans le milieu extracellulaire les HAP. De plus, l'exposition des drosophiles, en laboratoire ou sur le terrain, à différentes concentrations en HAP a très clairement été à l'origine d'une augmentation dose dépendante du taux d'expression de la P-gp. Nous avons montré que les transcrits des 3 gènes de type mdr répertoriés chez la mouche, étaient présents chez l'adulte d'une manière ubiquitaire et étaient exprimés au cours des différents stades de développement de cet insecte. L'analyse plus approfondie du gène mdr49 nous a permis de mettre en évidence une augmentation rapide et dose dépendante du taux de ses transcrits en réponse à une exposition des drosophiles à différents HAP. Les résultats obtenus ont permis de démontrer le rôle du complexe Pgp/mdr dans le système de protection de la drosophile vis-à-vis de HAP et sont en faveur de son utilisation potentielle en tant que bio-marqueur.

Titre traduit

The drosophila P-gp/mdr complex : a potential biomarker of atmospheric polycyclic aromatic hydrocarbon pollutants

Résumé

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are cytotoxic, genotoxic and carcinogenic contaminants resulting from incomplete combustion. In the European community today, the release of PAHs in the atmosphere is tightly controlled. The monitoring of their concentrations and their impacts on health must be carried out by physicochemical measurements and the surveillance of biological indicators. Bio-monitoring is still poorly developed and requires the search for bio-markers responding specifically to these pollutants. We wished to develop a biomarker using Drosophila model. Therefore we evaluated the use of the P-gp/mdr complex known to be involved multidrug resistance in mammals. In Drosophila we found that P-gp is expressed at every developmental stage and is actively implicated in cell protection through the efflux of PAHs, either in the laboratory or in a natural environment, P-gp expression clearly increased in a dose dependant way. We also demonstrated that 3 identified mdr genes transcripts in Drosophila homologous of mammalian mdr, are ubiquitously expressed in the adult fly and are expressed during various stages of fly development. A thorough analysis of the mdr49 gene showed a rapid and dose-dependent increase of its expression after drosophila exposure to various PAHs. The results demonstrate the role of the Pgp/mdr complex in drosophila's defense system against PAHs and are in favour of its use as a bio-marker.