Perception des acides gras chez Drosophila melanogaster : plasticité et conséquences métaboliques

Fatty acids (FAs) are involved in many biological functions, from the cell membrane composition to energy storage, through hormone biosynthesis. The consequences of FAs overconsumption are of great concern in terms of public health since the WHO estimates that 2.8 million annual deaths due to obesity and its side effects. If lipid metabolism is relatively well known, the mechanisms underlying the detection and preference for FAs remain little studied. While some studies have shown that the preference of mammals for FAs is modified by early exposure to these compounds, little is known about FAs long-term effects on both their perception and food preference.The majority of studies have been conducted in mammals, invertebrates being neglected despite the benefits (life cycle, size, ease of breeding, genetic tools) of some models, such as Drosophila, and despite the good conservation of lipid metabolism actors during evolution. It has recently been shown that both Drosophila melanogaster larvae and adults are able to detect and discriminate FAs according to their unsaturation. Moreover, larval and adult preferences are different: the larvae are attracted by unsaturated FAs (UFAs) and repelled by saturated FAs (SFAs) while adults are repelled by the UFAs and indifferent to SFAs. It has been suggested that these preferences change may reflect different metabolic requirements between larvae and adults.During my PhD, I studied the effects of intra -and inter- generational exposure to a medium enriched either with a SFA (stearic acid = C18: 0) either with a UFA (oleic acid = C18: 1) on larval and adult preferences (oviposition site selection) toward these FAs, as well as on different life traits. On the other hand, I tested the evolution of both larval and adult preferences for these two FAs after two selection procedures, using these preferences as a selection criterion.My results show that if the selection processes do not permanently modify the individual preferences for both FAs considered, the behavior of individuals exposed either occasionally during development, either permanently from one to ten generations, is affected by this exposure. In particular, the egg-laying site choice by females is specifically modified by exposure to C18:0 and C18:1 during larval development. If the influence of early sensory experience on food preferences of adults had already been demonstrated in mammals and some holometabolous insects (whose nervous system is almost completely remodeled during metamorphosis), this is the first time that such a phenomenon is clearly demonstrated in Drosophila. On the other hand, continuous exposure to each of these FAs permanently alters both oviposition preferences and major life traits (development time, sex ratio, fecundity and adult survival). These results suggest that Drosophila is able to adapt to different foods, and this plasticity, probably genetically determined, may explain the success of this generalist species. In addition to their ecological interest, these results also demonstrate the usefulness of this model for the study of intra -and inter- generational preferences plasticity towards FAs.

Les acides gras (AGs) sont impliqués dans de nombreuses fonctions biologiques, allant de la composition des membranes cellulaires au stockage de l’énergie, en passant par la biosynthèse des hormones. En terme de santé publique, les conséquences d'une surconsommation en AGs sont très préoccupantes, l’OMS estimant que 2.8 millions de décès par an sont dus à l'obésité et à ses effets secondaires. Si le métabolisme lipidique est relativement bien connu, les mécanismes sous-jacents à la détection et à la préférence pour les AGs restent peu étudiés. Quelques études ont montré que la préférence des mammifères pour les AGs est modifiée par une exposition précoce à ces composés, mais peu de choses sont connues concernant les effets à long terme (intergénérationnel) d'une exposition aux AGs sur leur perception et le comportement alimentaire.La majorité des observations a été réalisée sur les mammifères ; les invertébrés, comme la Drosophile, ont été délaissés malgré leurs avantages (durée du cycle de développement, facilité d'élevage, outils génétiques) et malgré la bonne conservation des acteurs du métabolisme lipidique au cours de l’évolution. Il a été récemment montré dans notre laboratoire, que les larves et les adultes de Drosophila melanogaster sont capables de détecter et de discriminer les AGs en fonction de leur degré d’insaturation, et que leurs préférences vis-à-vis des AGs varient: les larves sont attirées par les AGs insaturés et repoussées par les AGs saturés alors que les adultes sont repoussés par les AGs insaturés et sont indifférents aux AGs saturés. Il a été suggéré que cette évolution des préférences pourrait refléter des besoins métaboliques différents chez la larve et chez l'adulte.Durant ma thèse, j'ai étudié les conséquences, intra- et intergénérationnelles, d’une exposition à un milieu enrichi en AG saturé (acide stéarique = C18:0) ou en AG insaturé (acide oléique = C18:1), sur les préférences larvaires et adultes (choix du site d'oviposition) ainsi que sur différents traits de vie. L'évolution des préférences larvaires et adultes pour ces deux AGs à l’aide de deux procédures de sélection a également été obordée.Les résultats obtenus montrent que, si les processus de sélections ne modifient pas durablement les préférences des individus envers les deux AGs utilisés, le comportement d'individus exposés, soit ponctuellement durant leur développement, soit de manière permanente sur une à dix générations, est affecté par cette exposition. Le choix du site de ponte par les femelles est modifié spécifiquement suite à une exposition au C18:0 ou au C18:1 durant leur développement larvaire. Si l'influence d'une expérience sensorielle précoce sur les préférences alimentaires de l'adulte avait déjà été mise en évidence chez certains mammifères et quelques insectes holométaboles (dont le système nerveux est presque complètement remanié durant la métamorphose), c'est la première fois qu'un tel phénomène est clairement démontré chez la Drosophile. Nous avons pu montrer qu’une exposition permanente à chacun des AGs modifie durablement à la fois les préférences d'oviposition et certains traits de vie majeurs (durée de développement, sex-ratio, fécondité et survie adulte). Ces résultats suggèrent que la Drosophile est capable de s'adapter à des nourritures variées et que cette plasticité, vraisemblablement déterminée génétiquement, pourrait expliquer le succès de cette espèce généraliste. Outre leur intérêt "écologique", ces observations démontrent l'intérêt du modèle Drosophile pour l'étude de la plasticité intra- et inter-générationelle des préférences envers les AGs.