Chez les insectes, les OBPs sont des prot´eines tr`es solubles que l’on trouve en grande concentration dans la lymphe sensillaire (de l’ordre du millimolaire), ´equivalent du mucus des vert´ebr´es. Les OBPs sont s´ecr´et´ees par les cellules trichog`enes et tormog`enes (figure 1.5) avec un peptide signal de secr´etion (Steinbrecht et al. [1992, 1995]). D’autre part, les cellules th´ e-cog`enes (qui prot`egent les neurones olfactifs (cellules gliales)) sont probablement responsables de la d´egradation des OBPs (par endocytose). En effet, la vitesse de renouvellement des OBPs dans la sensille est importante : 8.107 mol´ecules/h/sensille (Vogt et al. [1989]).
Certaines OBPs ont une expression diff´erentielle en fonction du sexe. Ainsi, ASP2, une OBP d’abeille, s’exprime en plus grande quantit´e chez l’ouvri`ere que chez le faux-bourdon (Danty et al. [1997]). Connaissant les rˆoles respectifs d´evolus aux ouvri`eres et aux mˆales, cette OBP est susceptible d’avoir un rˆole g´en´eral dans l’olfaction de l’abeille ouvri`ere. D’autre part, l’OBP d´ecouverte par Vogt chez le mˆale du papillon Antheraea polyphemus (Vogt and Riddiford [1981]) lie la ph´eromone sexuelle ´emise par la femelle. Les OBPs pr´esentent donc un ´
eventail large de propri´et´es. Celles-ci d´efinissent, chez les invert´ebr´es, deux classes principales (Vogt et al. [1991]) :
➪ La classe des OBPs liant sp´ecifiquement les ph´eromones et exprim´ees dans des sensilles sp´ecialis´ees de l’adulte et de pr´ef´erence chez le mˆale est appel´ee PBP (Pheromone-Binding Protein). Cependant, r´ecemment, deux ´etudes vont `a contre sens et rendent d´elicate la d´efinition de PBP : Callahan et al. (Callahan et al. [2000]) rapporte la pr´esence de PBP en quantit´e comparable chez le mˆale et la femelle de trois l´epidopt`eres ; plusieurs PBPs de papillon (Campanacci et al. [2001]) sont capables de fixer un spectre assez large d’odorants.
➪ Par opposition, les OBPs liant un large spectre de mol´ecules et non sp´ecifiques du sexe et de l’ˆage sont appel´ees general-OBP (gOBP). Les gOBPs se r´epartissent en deux classes d’apr`es leur s´equence primaire : GOPB1 et GOPB2.
Plus r´ecemment, une autre classe de prot´eines, apparent´ees aux OBPs a ´et´e d´ecouverte dans plusieurs parties du corps d’insectes. Ces prot´eines, appel´ees Chemosensory Proteins (CSP)
2.1. Les connaissances actuelles sur les OBPs 33 sont probablement impliqu´ees dans la sensation chimique g´en´erale de contact, l’´equivalent du goˆut des vert´ebr´es.
Nous allons faire le point bibliographique sur les connaissances accumul´ees jusqu’`a pr´esent sur les deux classes d’OBPs et les CSP.
2.1.3.1 OBPs et s´equence primaire : vers une classification
La s´equence des OBPs (PBP et gOBP) est caract´eris´ee en tout premier lieu par la pr´ e-sence et la topologie de trois ponts disulfure : CYS(I)-CYS(III), CYS(II)-CYS(V), CYS(IV)-CYS(VI).
En 1999, Vogt (Vogt et al. [1999]) ´etablit une classification des OBPs d’insecte `a partir d’une base de donn´ees de 43 prot´eines apparent´ees `a des OBPs appartenant `a 17 esp`eces de l´epidopt`eres, 3 esp`eces de col´eopt`eres, 2 esp`eces de dipt`ere, une esp`ece d’hym´enopt`ere et une esp`ece d’h´emipt`ere (figure 2.4). L’origine des OBPs est d´etaill´ee dans la publication. Il r´esulte de cette ´etude que les OBPs s’organisent en plusieurs classes, certaines monophyl´etiques par rapport `a l’ordre ou `a l’esp`ece, certaines polyph´etiques. Ainsi, la classe des OBPs de l´ epi-dopt`eres est isol´ee, aucune OBP d’esp`ece d’un autre ordre n’y est incluse. Des sous-classes correspondent aux PBPs et aux gOBPs (GOPB1 et GOBP2, d´ej`a identifi´es ( Krieger et al. [1993, 1996], Vogt et al. [1991]). La famille des Antennal Binding Protein X (ABPX, Krieger et al. [1996]) repr´esente une troisi`eme sous-classe des OBPs. A contrario, une classe polyph´ e-tique contient des OBPs d’origines tr`es diverses : h´emipt`ere, col´eopt`ere et l´epidopt`eres (moiti´e inf´erieure de l’arbre). D’autre part, si certaines classes repr´esentent un sous-ensemble d’OBPs appartenant `a une mˆeme esp`ece, les OBPs d’une esp`ece peuvent ˆetre r´epartis sur l’ensemble de l’arbre, sugg´erant une fonction diff´erente pour chaque sous-ensemble (ex : les prot´eines OS-E, OS-F, LUSH et PBPRPs de la drosophile).
Il faut noter que la litt´erature ne converge pas encore compl`etement vers la d´efinition pr´ec´edente des OBPs. En effet, l’auteur de la caract´erisation de la famille de THP12 (Graham et al. [2003]) classe ces prot´eines dans les OBPs alors qu’ils ne contiennent que 2 ponts disulfure, qu’elles sont plus petites (12kDa) et qu’elles sont pr´esentes dans l’h´emolymphe du scarab´ee Tenebrio molitor. Elle utilise un classification des OBPs en fonction du nombre de ponts disulfure (isoformes 4-CYS et 6-CYS), tout en remarquant que les isoformes 6-CYS sont plus particuli`erement exprim´es dans les antennes.
De mani`ere g´en´erale, nous pouvons garder `a l’esprit que l’homologie de s´equence entre des OBPs issus d’une mˆeme esp`ece est souvent faible alors qu’on retrouve des OBPs de forte homologie de s´equence entre deux esp`eces diff´erentes (Pelosi [1998]).
Malgr´e la grande diversit´e de s´equence primaire des OBPs, elles partagent plusieurs carac-t´eristiques biochimiques :
➪ poids mol´eculaire compris entre 13 et 16kDa, ➪ point iso´electrique acide (entre 4 et 6), ➪ possibilit´e d’oligom´erisation,
➪ pr´esence de trois ponts disulfure de topologie conserv´ee, ➪ profil d’hydrophobicit´e conserv´e,
Fig. 2.4: Arbre de voisinage des OBPs d’insectes. La longueur des branches est proportionelle et l’´echelle de distance est indiqu´ee. (reproduction de Vogt et al. [1999]). La premi`ere partie du nom correspond au type d’OBP (PBP ou GOBP) tan-dis que la seconde partie du nom d´esigne l’esp`ece d’apr`es les correspondances du tableau suivant :
Ordre Esp`ece Abr´eviations
L´epidopt`eres Antheraea polyphemus Apol (papillon) Antheraea pernyi Aper
Bombyx Mori Bmor
Manduca sexta Msex
Heliothis virescens Hvir Helicoverpa zea Hzea Mamestra brassicae Mbra Lymantria dispar Ldis Agrotis segetum Aseg Col´eopt`eres Popillia japonica Pjap (scarab´ee) Anomala osakana Aosa Tenebrio molitor Tmol Dipt`ere Drosophila melanogaster Dmel (mouches) Phormia regina Preg Hym´enopt`ere Apis mellifera Amel H´emipt`ere Lygus lineolaris Lygus
2.1. Les connaissances actuelles sur les OBPs 35 2.1.3.2 OBPs et odorants
La seule ´etude `a ma connaissance de fixation d’odorants sur une GOPB concerne ASP2. Elle sera discut´ee ult´erieurement. Par contre, plusieurs travaux sur les PBPs montrent que les constantes d’association avec leurs ph´eromones respectives sont de l’ordre du micromolaire (Plettner et al. [2000], Du and Prestwich [1995], Bette et al. [2002], Rivi`ere et al. [2003]). L’interaction au niveau mol´eculaire entre la PBP de Bombyx mori et le bombykol sera d´ecrite au paragraphe 2.1.4.1.
2.1.3.3 Les CSP
Les CSPs (ou Chemosensory Proteins) sont des prot´eines apparent´ees aux OBPs de par leur localisation dans les tissus olfactifs, leur taille et leur fixation `a de petites mol´ecules. Ces prot´eines ont ´et´e identifi´ees chez la plupart des insectes : des papillons (Maleszka and Strange [1997], Bohbot et al. [1998], Picimbon et al. [2000], Meillour et al. [2000], Jacquin-Joly et al. [2001], Picimbon et al. [2001]), aux phasmes (Mameli et al. [1996], Marchese et al. [2000], Tuccini et al. [1996]) en passant par l’abeille (Danty et al. [1998a]). Elles diff`erent cependant des OBPs par une expression sur tout le corps (antennes, tarses, labrum et proboscis). D’autre part, leur s´equence est plus courte (100-110 acides amin´es) et ne contient que 4 cyst´eines conserv´ees arrang´es en CYS(I)-CYS(II), CYS(III)-CYS(IV) (Angeli et al. [1999]). Les CSPs de plusieurs esp`eces d’insectes sont hautement conserv´ees (Briand et al. [2002]) : de 40 `a 60% d’identit´e de s´equence. Il leur est attribu´e pour l’instant une fonction olfactive ou gustative (Nagnan-Le Meillour et al. [1996]) par leur existence dans les organes chimiosensibles (tels que les pattes) et leur facult´e `a lier des longues mol´ecules tr`es hydrophobes et des acides gras (Picone et al. [2001], Lartigue et al. [2002], Briand et al. [2002]), malgr´e l’absence de ligand naturel identifi´e pour la plupart des CSP. Cependant, une CSP de l’abeille (ASP3c) lie la ph´eromone du couvain (Briand et al. [2002]).