Modulation de la prise de nourriture par des molécules amères chez Drosophila melanogaster

Food intake modulation by bitter molecules in Drosophila melanogaster

• Auteur / Autrice : Perrine Colombi
• Direction : Frédéric Marion-Poll, Ghozlene Mekhloufi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Écotoxicologie
• Date : Soutenance le 01/12/2021
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement, Santé (Paris ; 2000-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Évolution, génomes, comportement et écologie (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Faculté des sciences d'Orsay
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Biosphera (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Yvan Rahbé
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Denis Thiéry, David Renault, David Siaussat
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Denis Thiéry, David Renault

Mots clés

Mots clés contrôlés

Amertume (goût)

Toxicologie

Drosophila melanogaster

Mots clés libres

Amertume

Toxicité

MultiCAFE

Drosophila melanogaster

Consommation

Bitterness

Toxicity

MultiCAFE

Drosophila melanogaster

Consumption

Résumé

Les insectes, comme les autres animaux, sont dotés d’un système gustatif qui leur permet d’analyser les molécules sapides présentes dans leurs aliments, comme des sucres (qui stimulent l’alimentation) ou bien des molécules amères (qui l’inhibent). L’amertume est généralement considérée comme permettant à l’animal d’éviter d’ingérer des substances toxiques. L’amertume d’un composé est testée la plupart du temps en mélangeant un composé potentiellement amer à un aliment et en mesurant la quantité consommée en conditions de choix ou de non-choix. Un tel type de protocole ne permet cependant pas de distinguer entre les effets liés à l’amertume proprement dite de ceux qui sont liés à la toxicité.Dans cette thèse, nous avons essayé d’évaluer si l’amertume était liée à la toxicité, en étudiant les réponses alimentaires et la survie de Drosophila melanogaster vis-à-vis de 7 molécules, choisies pour leur amertume et leur toxicité (quinine, berbérine, benzoate de dénatonium, paraquat, nicotine, escine, caféine). Afin de quantifier le comportement alimentaire, nous avons d’abord établi un protocole de mesure semi-automatique du volume de liquide ingéré par des mouches individuelles. Lorsque ces mouches ont le choix entre un liquide sucré et un liquide contenant une substance amère, nous avons pu observer que les mouches diminuaient leur consommation avec la concentration en molécule amère, et que cette réduction de consommation pouvait également impacter la consommation de solution sucrée. Nous avons également évalué l’impact de ces molécules sur la durée de vie des mouches, lorsqu’elles sont mélangées au milieu alimentaire (liquide ou agar), ou injectée dans l’abdomen de l’animal. Nous avons pu constater que la durée de vie des mouches était fortement corrélée à la quantité de molécules de sucre ingérées plus qu’à la quantité de molécules amères. L’ensemble de ces résultats suggère que l’amertume des molécules inhibe fortement l’alimentation des insectes, plus que la toxicité proprement dite. Par ailleurs, nous nous sommes intéressés à la possibilité de masquage de l’amertume d’une molécule modèle, l’oleuropéine qui est le principal composé de l’amertume de l’huile d’olive, par interaction avec une protéine laitière, la β-lactoglobuline. L’efficacité du masquage de l’amertume a été évaluée par consommation de mélange oleuropéine/β-lactoglobuline par les mouches. L’amertume de l’oleuropéine semble être masquée par la protéine pour des concentrations en oleuropéine inférieures ou égales à 0,1 mM.

Insects, like other animals, have a gustatory system that allows them to analyze palatable molecules present in their food, like sugars (which stimulate feeding) or bitter molecules (which inhibit it). Bitterness is generally considered as a warning signal for the animal not to ingest a toxic substance. The bitterness of a compound is tested, most of the time, by mixing the compound to food and by measuring the quantity consumed in choice or no choice conditions. However, such a protocol does not permit to distinguish the effects link to bitterness from those linked to toxicity.In this thesis, we tried to assess whether bitterness is linked to toxicity, by studying feeding response and survival of Drosophila melanogaster towards 7 molecules, chosen for their bitterness and their toxicity (quinine, berberine, denatonium benzoate, paraquat, caffeine, nicotine and escin). In order to quantify feeding behavior, we first established a semi-automated protocol to measure the volume of liquid ingested by individual flies. When flies have the choice between a sugar solution and a bitter solution, we observe that the flies decreased their consumption with the concentration of bitter molecule, and that reduction in consumption could also impact the consumption of sugar solution. We also evaluated the impact of these molecules on the lifespan of the flies, when they are mixed in a nutritive source (agar of liquid), or when they are injected into the abdomen of the insect. We saw that the lifespan of the flies was strongly correlated to the quantity of sugar molecules ingested even more than by the concentration of bitter molecules. These results suggest that the bitterness of molecules strongly inhibits the insects’ food intake, more than the proper toxicity. We further investigated masking the bitterness of a model molecule, oleuropein, which is the principal bitter compound in olive oil, by interaction with a whey protein, β-lactoglobulin. The masking efficiency was evaluated by the consumption of a mixture oleuropein/β-lactoglobulin. The bitterness of oleuropein appears to be hidden by the protein for oleuropein’s concentrations less or equal to 0.1mM.