Réponse d'un lépidoptère polyphage aux xénobiotiques : exploration des mécanismes de transduction par une approche transcriptomique

Response of a lepidopteran pest to xenobiotics : exploring transduction pathways by a transcriptomic approach

• Auteur / Autrice : Maeva Giraudo
• Direction : René Feyereisen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Nice1992-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Récepteurs nucléaires (biochimie)

Xénobiotiques

Effets des médicaments

Lépidoptères

Résumé

Les insectes herbivores ont développé des mécanismes de détoxication des toxines de plantes qu’ils ingèrent, notamment grâce à l’expression de cytochrome P450. Les P450 métabolisent les xénobiotiques, et chez les vertébrés, les récepteurs nucléaires qui contrôlent leur induction sont bien connus. Nous avons montré chez Drosophila que peu de P450 répondent aux xénobiotiques et que le CYP6A2 montre un pattern d’expression similaire au CYP2 chez les mammifères qui est induit par les récepteurs nucléaires CAR/PXR. Chez le ravageur polyphage Spodoptera frugiperda, nous avons réalisé une analyse transcriptomique et montré que les patterns de genes différentiellement exprimés dans le midgut et dans les cellules Sf9 de cet insecte, étaient spécifiques pour chacun des xénobiotiques, suggérant de multiples mécanismes de transduction. Des analyses par qRT-PCR ont montré que les toxines de plantes sont de forts inducteurs de P450 in vivo, avec peu d’effets in vitro. Une étude des effets de deux insecticides mimant des hormones, le méthoxyfenozide et le méthoprene, dans les cellules Sf9 a montré que ces deux composés induisent un arrêt du cycle cellulaire. Nous avons cloné SfHR96, un récepteur nucléaire orthologue des xénosenseurs CAR/PXR chez les vertébrés, et observé que ce récepteur est exprimé constitutivement dans tous les tissus et les stades de développement. Nous avons initié l’étude de la fonction de SfHR96 par des techniques de RNAi in vitro, et in vivo grâce à l’expression de mutants dominant négatifs dans des vers à soie transgéniques. Nous formons l’hypothèse que SfHR96 dimérise avec ultraspiracle (USP), l’orthologue chez les insectes du récepteur RXR des vertébrés.

Herbivorous insects have developed detoxification mechanisms to metabolically inactivate the plant toxins that they ingest, mainly based on cytochrome P450 expression. P450s are induced by and metabolize xenobiotics, and for vertebrates, the nuclear receptors that control P450s induction are well understood. We have shown in Drosophila that only small subsets of P450s are inducible by xenobiotics and that the specific CYP6A2 showed pattern of induction similar to that of mammalian CYP2 genes that are induced by PXR/CAR nuclear receptors. In the polyphagous pest Spodoptera frugiperda (Lepidoptera, Noctuidae) we studied gene expression by a transcriptomic analysis of and found that the patterns of differentially transcribed genes in the midgut and in the derived Sf9 cells of this insect were specific to each chemical tested, suggesting multiple, partially overlapping transduction mechanisms. QRT-PCR analysis showed that the plant toxins were the strongest inducers of a small number of P450s in vivo, with moderate effects in vitro. Specific focus on the effects of two hormone mimics, methoxyfenozide and methoprene, in Sf9 cells showed that they both induced cell cycle arrest. We have cloned SfHR96, a nuclear receptor ortholog of the vertebrate xenosensors CAR and PXR. We found that this receptor is not inducible by xenobiotics and is expressed constitutively in all tissues and developmental stages. Strategies to demonstrate the function of SfHR96 by inactivation in vitro by RNAi and in vivo with dominant negative mutants in transgenic silkworms have been initiated. We hypothesize that SfHR96 dimerizes with ultraspiracle (USP), the insect ortholog of vertebrate RXR.