Les biologistes de l'Institut de technologie de Californie (Caltech) et l'Université de Yale ont identifié deux gènes, le neuropeptide de leucokinine et le récepteur de leucokinine, qui semblent réguler la taille des repas et la fréquence dans les mouches des fruits. Les deux gènes ont des homologues de mammifères qui semblent jouer un rôle similaire dans l'apport alimentaire, ce qui indique que les étapes qui contrôlent la taille des repas et la fréquence des repas ne sont pas seulement comportementales, mais sont contrôlées par les mêmes gènes dans tout le règne animal.

Un article décrivant le travail apparaîtra dans le numéro du 8 juin du journal Biologie actuelle.

Chez les animaux, l'apport alimentaire est régulé pour maintenir le poids corporel constant sur une longue période de temps. La plupart des animaux consomment de la nourriture dans des lésions discrètes - c'est-à-dire dans les repas ". L'identification des gènes et des molécules qui régulent les paramètres liés aux repas est essentielle pour comprendre les relations entre le poids corporel et l'apport calorique», explique Bader Al-Anzi, chercheur au Caltech et l'auteur principal de la Biologie actuelle étude.

Dans les animaux affamés, la taille et la fréquence des repas sont régulées en trois phases. Dans la première phase, l'odeur et le goût de la nourriture commencent à se nourrir. Une fois qu'un repas a commencé, d'autres facteurs garantissent que l'alimentation continue pendant une période donnée (représentant la deuxième phase). Dans la phase finale, l'alimentation est terminée - généralement lorsque la quantité de distension de l'estomac dépasse un seuil donné. Les trois phases de comportement alimentaire ont été observées chez les animaux allant des mammifères aux insectes. Cependant, ce qui était inconnu était de savoir si les similitudes dans le comportement reflétaient réellement un processus conservé de manière évolutive qui utilisait des gènes et des molécules similaires à travers les espèces animales.

Pour aider à répondre à cette question, Al-Anzi et ses collègues ont développé un test pour examiner les comportements alimentaires dans la mouche des fruits communs, Drosophila melanogaster. Dans ce dosage, les mouches génétiquement normales ont été affamées pendant un jour puis transférées dans un flacon contenant du sucre mélangé avec du colorant alimentaire rouge. Invariablement, les mouches se sont assasillées lors de leur exposition aux aliments rouges, et leurs petits abdomens sont devenus rouges.

Ensuite, les chercheurs ont effectué la même expérience en utilisant des souches de mouches mutantes. "Notre espoir, dit Al-Anzi," était que si les mouches contenaient des mutations dans les gènes impliqués dans la régulation des repas, ces mouches mangent des quantités excessives de nourriture rouge, ce qui les rend visiblement Gonflé d'abdomen rouge ".

Deux souches de mouches mutantes ont produit des résultats notables. Une souche contenait une mutation dans le gène codant pour le neuropeptide de leucokinine (un peptide identifié initialement pour sa capacité à induire une contraction intestinale d'insectes) et la seconde souche contenait des versions mutées du récepteur qui se lient à la leucokinine. Dans le dosage, les deux types de mutants de mouche ont consommé un tel excès qu'ils sont devenus visiblement gonflés, avec leurs cultures - les organes de stockage de nourriture - tendus à la limite avec des aliments teints en rouge.

De manière surprenante, Al-Anzi dit: «bien que, à court terme, ces mouches ont tendance à trop manger, à long terme, elles consomment une quantité semblable de nourriture comme des mouches normales. Cela s'explique en grande partie par le fait qu'elles compensent la forte augmentation de Taille des repas en réduisant le nombre de fois qu'ils mangent. " Alors que les mouches mutantes ont consommé quatre ou cinq grands repas en une seule journée, les mouches normales ont mangé sept ou huit petits repas.

Dans des expériences supplémentaires, Al-Anzi et ses collègues ont constaté que, même si le neuropeptide de leucokinine se trouve exclusivement dans le cerveau, le récepteur de la leucokinine se trouve dans les neurones situés à la fois dans le cerveau et dans l'intestin avant - une zone de l'intestin qui contient des récepteurs étirables connus Être responsable de surveiller la taille des repas dans d'autres insectes. Les chercheurs ont également constaté que l'introduction d'une copie normale du neuropeptide de leucokinine ou du gène du récepteur de leucokinine à ces neurones dans leurs mouches mutantes correspondantes restaurait complètement le comportement alimentaire normal.

En outre, lorsque ces mêmes neurones ont été détruits dans des mouches normales et non muetantes, les mouches ont commencé à consommer des repas anormalement gros, tout comme les mutants. "Cela prouve que nous avons identifié les bons gènes responsables de la flambée des mouches ainsi que le centre du cerveau volant Régule la taille et la fréquence des repas ", dit Al-Anzi.

Ces résultats suggèrent que, dans les mouches normales, les récepteurs étirables signalent au cerveau qu'il est temps de cesser de manger lorsque l'intestin devient plein. Dans les mouches dans lesquelles le neuropeptide de leucokinine ou les récepteurs de leucokinine ne fonctionnent pas correctement en raison de mutations ou de la destruction des centres cérébraux qui expriment les gènes, le signal «temps d'arrêt» n'est pas correctement relayé et les mouches ignorent que leur Les ventres sont pleins - continuent à manger.

La leucokinine et son récepteur sont homologues aux tachykinines - les gènes de la voie des vertébrés, qui provoquent une réduction de l'apport alimentaire lorsqu'ils sont injectés dans le cerveau. En effet, certains gènes de la voie de la tachykinine sont exprimés à l'intérieur ou à proximité de centres de cerveau de mammifères qui régulent le poids corporel et l'apport alimentaire, y compris une région connue sous le nom de noyau arqué. L'observation selon laquelle une tachykinine volante joue un rôle similaire dans la régulation de l'apport alimentaire indique un rôle évolué conservé pour ce système de signalisation dans le contrôle de l'apport alimentaire.

"Malgré nos formes de corps disparates, les fonctions de nombreux gènes sont conservées dans le règne animal - y compris dans la mouche des fruits", dit Al-Anzi. À cause de cela, il dit: "si nous savons ce qu'un gène donné fait dans une mouche, il est probable que sa contrepartie chez l'homme jouera un rôle similaire. Cependant, ajoute-t-il, j'étais encore surpris que cette conservation s'étende même Aux phénomènes comportementaux comme la régulation de la taille des repas. La mouche des fruits est un organisme modèle puissant pour l'étude de la base génétique de nombreux phénomènes biologiques et le rôle évolué de la voie de la leucokinine dans la régulation de la taille des repas indique que, en matière alimentaire, Nous pouvons maintenant exploiter davantage les pouvoirs génétiques de Drosophila pour comprendre la base moléculaire de la régulation de l'apport alimentaire chez les humains ".

Le document intitulé «Le chemin de Leukokinin et ses neurones réglementent la taille des repas dans la drosophile», est le résultat d'une recherche menée à l'origine par le biologiste de Caltech, Seymour Benzer, pionnier de l'étude des gènes et du comportement. Kai Zinn, professeur de biologie à Caltech, a continué cette recherche avec Al-Anzi après la mort de Benzer à la fin de 2007. Outre Al-Anzi, Zinn et Benzer, les autres auteurs sur le document de biologie actuelle sont l'assistant de laboratoire Caltech Elena Armand et Technicien de recherche Viveca Sapin; Christopher Waters et Paul Nagami, anciennement de Caltech; Et Margaret Olszewski et Robert J. Wyman de l'Université de Yale. Le travail a été soutenu par les instituts nationaux de la santé et une subvention de la Fondation des ressources en sciences de la vie de Bristol-Myers Squibb.

Source: California Institute of Technology

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