Rôle des Cytochromes P450 dans la perception sensorielle et le métabolisme de la caféine chez Drosophila melanogaster

Insects have developed a gustatory system, allowing them to detect sensory molecules essential to their survival and their reproduction. In order to be efficient, the gustatory system must be sensitive, allowing a rapid elimination of sensory molecules in order to avoid the receptor saturation and insuring the detection and the integration of chemosensory signals.Located in the peri-receptor environment, xenobiotic metabolizing enzymes (EMX), mainly implicated in detoxification, could have a crucial role in the modulation of the sensory signal by catalyzing the biotransformation of sensory molecules and promoting their elimination.To analyze the involvement of XME in chemosensory processes, we focused our project on the putative role of Cytochromes P450 (CYP) in caffeine sensory perception and metabolism in Drosophila melanogaster. We identified several CYP, which the expression is strongly modulated in sensory organs and in the body by caffeine. The specific-targeted silencing of some CYP expression in sensory neurons leads to an alteration of caffeine perception, revealing the crucial role of these enzymes in chemoperceptive processes. In parallel, we characterized the caffeine metabolism in Drosophila, and highlighted a direct involvement of CYP6d5 in the degradation of caffeine into theobromine. This work shows for the first time, a direct implication of cytochromes P450 in sensory perception mechanisms and in the metabolism of caffeine in Drosophila.

Les insectes ont développé un système chimiosensoriel gustatif leur permettant de discriminer les stimuli sensoriels indispensables à leur survie et à leur reproduction. Afin d’être efficace, le système gustatif doit être sensible et permettre une élimination rapide des molécules sensorielles afin d’éviter la saturation des récepteurs et ainsi assurer la détection et l’intégration des signaux chimiosensoriels. Présentes dans l’espace péri-récepteur, les enzymes du métabolisme des xénobiotiques (EMX), impliquées principalement dans la détoxication des organismes, pourraient avoir un rôle central dans la modification et/ou l’arrêt du signal sensoriel en catalysant la biotransformation de ces molécules et en favorisant leur élimination.Afin d’analyser l’implication des EMX dans les processus chimiosensoriels, nous avons centré notre étude sur le rôle potentiel des Cytochromes P450 (CYP), dans la perception et le métabolisme de la caféine chez Drosophila melanogaster. Nous avons identifié plusieurs CYP dont l’expression est fortement modulée dans les organes sensoriels et dans le corps par la caféine. L’inhibition ciblée de l’expression de certains CYP dans les neurones sensoriels provoque une perturbation de la perception de la caféine, mettant ainsi en évidence le rôle crucial de ces enzymes dans les mécanismes chimiosensoriels. En parallèle, nous avons caractérisé le métabolisme de la caféine chez la drosophile puis, nous avons mis en évidence l’implication directe de CYP6d5 dans la dégradation de la caféine en théobromine.L’ensemble de ces travaux montre pour la première fois, l’implication directe des cytochromes P450 dans les mécanismes de perception sensorielle et dans le métabolisme de la caféine chez la drosophile.