MND, un transporteur d’acides aminés, acteur clef de la réponse neuronale aux acides aminés des corps pédonculés, chez l’adulte Drosophila melanogaster - INRA - Institut national de la recherche agronomique
Thèse Année : 2024

MND, an amino acid transporter, key composant of the neuronal amino acid response in the Mushroom bodies of adult Drosophila melanogaster

MND, un transporteur d’acides aminés, acteur clef de la réponse neuronale aux acides aminés des corps pédonculés, chez l’adulte Drosophila melanogaster

Résumé

Every living organism lives in an ecosystem, where it needs to detect and integrate multiple environmental factors (temperature, humidity, organic or non-organic chemical compounds...). These signals play an important role in communication between organisms. Each individual must link these external stimuli with its own internal signals (nutritional, metabolic, hormonal, infection...), and adapt its behavior to ensure its survival and reproduction. To achieve this, complex detection mechanisms have been developed, including the chemosensory system, allowing the reception and discrimination of external chemical molecules. Internal organs are sensitive to internal signals to detect deficiencies and control cellular and tissue homeostasis. These processes are made possible by transmembrane proteins that specialize in detection and/or transporting other molecules such as amino acids (AAs), essential for all cell types such as neuronal cells.My research focuses on an amino acid transporter belonging to the SLC7A family called Minidiscs (MND) and we showed that MND is expressed in the adult brain, in neurons and glial cells. This protein appears to be localized at the plasma membrane and the endoplasmic reticulum. MND is expressed in neurons forming a particular brain structure called Mushroom Bodies (MBs) and plays a key role in the response of these neurons to several L-amino acids (L-Asp, L-Arg, L-Glu, L-Lys, L-Ile, L-Leu, and L-Thr). This result demonstrates that SLC7A transporters are involved in controlling neuron activity and suggests that MBs can directly detect L-amino acids via MND. That making this structure a center for detecting the individual's internal nutritional status. The response of these neurons to L-Leucine MND-dependent involves a TOR pathway and not a GDH one. Due to its localization within the CPs, MND may potentially modulate behaviors associated with this structure. However, the presence of MND in all MB neurons is not required for modulation of male territorial aggressive behavior.My results also show that MND is required for the MBs' response to L-Glutamate which is also a neurotransmitter. MND is described as a transporter of uncharged L-amino acids and not L-Glutamate which is a negatively charged AA. Five L-Glutamate receptors are expressed in the MB neurons expressing MND: NMDAR1, NMDAR2, KAIR1D, mGluR, and GluCl��. We demonstrated that MB activation via the NMDAR1 receptor is MND dependent. This glutamatergic signaling pathway does not appear to be involved in the regulation of aggressive behavior. However, MB activity in response to glutamate involving NMDAR1 appears to be modulated by the social environment. Thus, the response of the MBs is increased in isolated males compared to grouped males. This glutamate response via NMDAR1 could depend on the chronic detection of 11-cis-Vaccenyl Acetate (cVA), a male pheromone. This suggesting that social environment impacts the MB activity.Thus, my results show that SLC-type amino acid transporters are involved in the ability of neurons to respond to neurotransmitters, such as glutamate and AAs.
Chaque organisme vivant évolue dans son écosystème, où il doit être capable de détecter et d’intégrer de multiples facteurs environnementaux (température, hygrométrie, composés chimiques organiques ou non…). Ces signaux jouent un rôle important dans la communication entre organismes. Chaque individu doit donc mettre en lien ces stimuli externes avec ses propres signaux internes (nutritionnel, métabolique, hormonal, infection…), et adapter son comportement en conséquence pour assurer sa survie et sa reproduction. Pour ce faire des mécanismes complexes de détection se sont développés, notamment le système chimio-sensoriel, permettant la réception et la discrimination de molécules chimiques externes. En parallèle, des organes internes sont sensibles aux signaux internes afin de détecter des carences et de contrôler l’homéostasie cellulaire et tissulaire. Ces processus sont notamment possibles grâce à des protéines transmembranaires qui sont spécialisées dans la réception et/ou le transport d’autres molécules comme les acides aminés (AAs), indispensables à tous les types cellulaires tels que les cellules du système nerveux.Nos travaux de recherche montrent qu’un transporteur d’AAs appartenant à la famille des Solute carrier 7A (SLC7A) nommé Minidiscs (MND) est exprimé dans le cerveau adulte, au niveau des neurones et des cellules gliales. Cette protéine semble se localiser au niveau de la membrane plasmique et de la membrane du réticulum endoplasmique. MND est exprimé dans les neurones formant une structure particulière du cerveau appelée Corps Pédonculés (CPs) et joue un rôle clef dans la réponse de ces neurones à certains L-AAs (L-Asp, L-Arg, L-Glu, L-Lys, L-Ile, L-Leu et L-Thr). Ce résultat démontre ainsi que des transporteurs de la famille des SLC7As sont impliqués dans le contrôle de l’activité des neurones. De plus, cela suggère que les CPs peuvent détecter directement des L-AAs via MND, faisant de cette structure un centre de détection du statut interne nutritionnel de l’individu. La réponse de ces neurones à la L-Leucine MND dépendante fait intervenir la voie de signalisation passant par TOR, mais n’implique pas la Glutamate Deshydrogenase (GDH). Ainsi, MND pourrait potentiellement moduler les comportements associés à cette structure, tels que la mémoire olfactive, l’agressivité... Cependant, nos études comportementales semblent indiquer que la présence de MND dans tous les neurones des CPs n’est pas requise pour la modulation du comportement d’agressivité territoriale des mâles.Mes données indiquent également que MND est requis pour la réponse des CPs au L-Glutamate, qui est aussi un neurotransmetteur. MND étant décrit comme transporteur de L-AAs non chargés et que le L-Glutamate est, dans sa forme physiologique un AA chargé négativement, des partenaires de MND sont potentiellement impliqués dans cette activation. Cinq types de récepteurs au L-Glutamate sont présents dans les mêmes neurones des CPs exprimant MND : NMDAR1, NMDAR2, KAIR1D, mGluR et GluCl��. Il a été possible de montrer que l’activation des CPs via le récepteur NMDAR1 est dépendante de la présence de MND. Toutefois, cette voie de détection de signaux glutamatergiques ne semble pas intervenir dans la régulation du comportement d’agressivité. Nous montrons également que l’activité des CPs en réponse au glutamate qui est dépendante de NMDAR1 semble différer suivant le contexte social. En effet, une réponse plus intense a été observée chez les mâles isolés socialement par rapport aux mâles groupés. Cette réponse au glutamate impliquant NMDAR1 pourrait dépendre de la détection chronique du 11-cis-Vaccenyl Acétate (cVA), une phéromone mâle, suggérant ainsi que l’environnement social joue un rôle sur l’activité des CPs.Ainsi, pris dans leur ensemble, mes résultats montrent que des transporteurs d’acides aminés de type SLC interviennent dans la capacité des neurones à répondre aux AAs comme la L-Leucine et aux neurotransmetteurs comme le glutamate.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04747646 , version 1 (22-10-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04747646 , version 1

Citer

Julie Delescluse. MND, un transporteur d’acides aminés, acteur clef de la réponse neuronale aux acides aminés des corps pédonculés, chez l’adulte Drosophila melanogaster. Neurosciences. Université Bourgogne Franche-Comté, 2024. Français. ⟨NNT : 2024UBFCK029⟩. ⟨tel-04747646⟩
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