Thèse en cours

Diffusion de l'information Phéromonale dans le cerveau des insectes
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Auteur / Autrice : Sagnik Ghosh
Direction : Philippe Lucas
Type : Projet de thèse
Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
Date : Inscription en doctorat le 01/02/2022
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement, Santé
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d’écologie et des sciences de l’environnement de Paris (1997-....)
Equipe de recherche : iEES - Equipe Neuroéthologie de l'olfaction (NEO)
référent : AgroParisTech

Mots clés

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Résumé

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PhérOUSAL: Comment l'information phéromonale se propage-t-elle jusqu'aux centres d'éveil du cerveau? Contexte: Près de 30 % des dommages causés aux cultures dans le monde sont attribués à des insectes nuisibles comme les mites, dont la reproduction repose sur les phéromones sexuelles aéroportées. Pour s'en débarrasser, les agriculteurs adoptent de plus en plus des interventions basées sur les phéromones pour leur spécificité, leur efficacité et l'absence d'effets secondaires sur les espèces non ciblées. Mais jusqu'à présent, l'effet à long terme de la détection des phéromones par les neurones sensoriels périphériques des insectes sur leur cerveau n'est pas bien compris. Notre projet émet l'hypothèse que l'effet de l'exposition aux phéromones sexuelles s'étend au-delà du système olfactif canonique et donne lieu à de fortes pulsions comportementales comme l'excitation sexuelle. L'excitation est un exemple d'état cérébral globalement organisé au cours duquel de multiples réseaux cérébraux coordonnent une pulsion dans presque toutes les sorties comportementales. De plus, l'état d'excitation du cerveau porte lui-même les comportements liés aux odeurs [1][2]. Cela laisse aux scientifiques la possibilité de manipuler le comportement des insectes en utilisant simplement des phéromones. Malheureusement, le mécanisme qui sous-tend l'excitation induite par les phéromones chez les insectes est mal compris, même chez la drosophile [3][4][5]. Par conséquent, nous allons essayer de répondre à la question ci-dessus en analysant l'influence des odeurs phéromonales sur les centres de contrôle de l'excitation d'Agrotis ipsilon (papillon de nuit) et de Drosophila melanogaster (mouche à fruits) pour obtenir un résultat comparatif d'un insecte modèle écologique et génétique. Objectifs du projet: - Comprendre comment les phéromones modifient l'excitation globale chez les insectes nuisibles. - Déterminer comment les neurones contrôlant l'excitation envoient une rétroaction pour calibrer la sensibilité olfactive. Déroulement du projet: Partie A: Les résultats des expériences précédentes d'imagerie calcique chez la drosophile ont laissé entendre que l'information olfactive circule des neurones olfactifs de second ordre (c'est-à-dire les neurones de projection) vers les cellules d'horloge du cerveau qui régulent l'éveil. Nous surveillerons l'expression du gène IEG (immediate-early gene) induit par les phéromones dans les centres d'éveil des papillons de nuit. Ensuite, la connectivité anatomique des neurones de traitement des odeurs et des neurones d'éveil chez la drosophile sera étudiée en utilisant le traçage neuronal antérograde et rétrograde et en exploitant les données de microscopie existantes. Pour comprendre comment des voies olfactives spécifiques innervent des sous-groupes spécifiques de neurones d'excitation, nous utiliserons des interventions pharmacologiques dans le cerveau de la mite et le silençage de neurotransmetteurs spécifiques aux cellules basé sur CRISPR-Cas9 dans le cerveau de la drosophile. Chez la mite, la phéromone sexuelle femelle peut réinitialiser les rythmes d'accouplement régis par l'horloge [6]. Nous utiliserons donc une impulsion olfactive de phéromone pour les papillons de nuit, et ses effets à court et à long terme seront enregistrés. Ces résultats devraient révéler comment et quand la phéromone déclenche l'excitation globale. Partie B: Les neurones d'éveil des papillons de nuit expriment exclusivement le neuropeptide corazonine (Crz) [7]. Chez la drosophile, des neurones homologues Crz (+) sont présents dans leur 'hypothalamus' et les récepteurs Crz sont exprimés par les neurones olfactifs du lobe antennaire [8]. Nous allons étudier si les signaux phéromonaux peuvent induire la libération de Crz dans le cerveau de la drosophile. De plus, nous micro-injecterons Crz dans le cerveau de la mite pour vérifier si la réception de Crz au niveau du lobe olfactif peut réguler la sensibilité olfactive. Ces résultats devraient permettre de délimiter une boucle de rétroaction neuronale entre les neurones de détection des phéromones et les neurones d'éveil. Références: 1. Rosén et al., 2003, J Biol Rhythms 18:402-408. 2. Olmedo et al., 2012, PNAS 109:20479-20484. 3. Fujii et al., 2017, PNAS, 114:6669-6677. 4. Lone et al., 2012, J Biol Rhythms 27:107-116. 5. Levine et al., 2002, Science 298:2010-2012. 6. Silvegren et al., 2005, J Insect Physiol 51:277-286. 7. Wise et al., 2002, J Comp Neurol 447:366-380. 8. Choi et al., 2005, J Comp Neurol 482:372-85.