Les récepteurs olfactifs et les récepteurs au goût amer :
Étude d’expression dans les muqueuses nasosinusiennes humaines Étude de l’activation du récepteur au goût amer T2R38 par des
métabolites bactériens
Thèse présentée par Christophe VERBEURGT
en vue de l’obtention du grade académique de docteur en sciences médicales Année académique 2020-2021
Sous la direction du Professeur Sergio HASSID, promoteur Service d’Otorhinolaryngologie, Hôpital Erasme
Remerciements
Ce travail n’aurait jamais vu le jour sans le Professeur Jacques E. Dumont. Je tiens sincèrement à le remercier pour son enthousiasme à toute épreuve, ses conseils et son aide.
Je suis particulièrement reconnaissant envers Françoise Wilkin et Alex Veithen qui m’ont suivi au quotidien dans ce travail. C’est eux qui m’ont fait découvrir certaines techniques de biologie moléculaire et qui m’ont supervisé dans mes différentes rédactions.
Je remercie mon chef de service et mentor, le Professeur Sergio Hassid. Après m’avoir transmis ses connaissances médicales et chirurgicales, il m’a permis de progresser dans la recherche scientifique.
Je remercie Pierre Chatelain qui m’a accueilli au laboratoire Chemcom et orienté pendant mes recherches.
Je tiens aussi à remercier tout le personnel de Chemcom pour son accueil chaleureux,
particulièrement Cédric Moreau et Magali Philippeau qui m’ont souvent aidé, Yannick Quesnel pour son accueil.
Je remercie les membres de l’IRIBHM que j’ai eu l’occasion de rencontrer et qui m’ont apporté leur soutien et leurs conseils. Merci aux Professeurs Parmentier et Maenhaut de m’avoir permis d’assister à leurs séminaires. Merci à Maxime Tarabichi pour sa collaboration dans le domaine des statistiques.
Merci à Chantal Degraef pour son aide dans la préparation des ARN.
J’adresse mes remerciements aux membres de mon comité d’accompagnement qui comprenait notamment les Professeurs Maenhaut et Goldman.
Je remercie tous les membres du jury pour le temps qu’ils ont consacré à analyser ce travail.
Ce travail a été réalisé grâce au soutien du Fonds Erasme pour la recherche médicale.
Pour terminer, j’exprime toute mon affection à mes proches, qui ne cessent de me donner l’envie d’être meilleur.
Table des matières
1. Introduction 1
1.1. Le système olfactif 1
1.1.1. Organisation générale 1
1.1.2. Muqueuse olfactive humaine 2 1.1.2.1. Épithélium olfactif 2 1.1.2.2. Sous-muqueuse 3
1.1.2.3. Localisation anatomique 4
1.1.3. Les récepteurs olfactifs (RO) 6
1.1.3.1. Structure des RO 6
1.1.3.2. Gènes de RO 7
1.1.3.3. Expression monogénique monoallélique 14
1.1.3.4. Distribution des RO 20
1.1.3.5. Expression ectopique des gènes de RO 25
1.1.4. Bulbe olfactif et centres supérieurs 27
1.2. Les récepteurs au goût amer (T2R) 30 1.2.1. Physiologie de la muqueuse nasosinusienne 30
1.2.2. Immunité nasale innée 31
1.2.3. Récepteurs au goût amer (T2R) : généralités 34 1.2.4. Implications des T2R dans l’immunité nasale innée 35
2. Buts et stratégies de la thèse 42
3. Les RO dans la muqueuse olfactive humaine 45
3.1. Expression des gènes de RO dans la muqueuse olfactive humaine 45 3.2. Distribution de l’expression des gènes de RO de la muqueuse olfactive humaine 60
4. Les T2R dans la muqueuse nasosinusienne humaine 68 4.1. Distribution de l’expression des gènes de T2R dans la muqueuse nasosinusienne
humaine 68
4.2. Etude de l’activation du récepteur T2R38 par des métabolites bactériens 85
5. Conclusions et perspectives 105
6. Références 109
Liste des abréviations
ADCY3 Adenylyl cyclase 3
ADN Acide désoxyribonucléique
ADNc Acide désoxyribonucléique complémentaire ADNase Désoxyribonucléase
AHL N-acyl-homoserine lactones
ARN Acide ribonucléique
AVI Alanine-valine-isoleucine
CASC3 cancer susceptibility candidate 3 protein CCS Cellule chimiosensorielle solitaire
CDKN1B Cyclin dependent kinase inhibitor 1B protein CNGA2 Cyclic Nucleotide Gated Channel Subunit Alpha 2 CSP-1 Competence stimulating peptide -1
CT Cycle threshold
C4HSL N-butyryl-L-homoserine lactone
C12HSL N-3-oxo-dodecanoyl-L-homoserine lactone FDR False discovery rate
GNAL Guanine nucleotide-binding protein G(olf) subunit alpha HEK293 Human embryonic kidney 293
HHQ 4-hydrox-2-heptylquinolone LSD1 Lysine-specific demethylase 1
NO Monoxyde d’azote
NRO Neurone récepteur olfactif NRQ Normalized relative quantities
OBP Odorant binding protein OMP Olfactory marker protein PSR Post selection refinement PAV Proline-alanine-valine
PQS Pseudomonas Quinolone signal PROP Propylthiouracil
PTC Phénylthiocarbamide
PSMC4 26S protease regulatory subunit 6B protein qPCR Quantitative polymerase chain reaction RCPG Récepteurs couplés aux protéines G RIC8B Guanine nucleotide exchange factor B RO Récepteur(s) olfactif(s)
RQ Relative quantities
RSC Rhinosinusite chronique
RT Reverse transcriptase
RTP1 Receptor Transporter Protein 1
RT-PCR Reverse transcriptase polymerase chain reaction SNOT Sinonasal outcome test
T2R Taste type 2 receptor(s) ; récepteur(s) au goût amer T1R Taste type 1 receptor
uORF Upstream open reading frame
Résumé de la thèse
Le génome humain contient plus de huit cents gènes de récepteurs olfactifs et 25 gènes de
récepteurs au goût amer, qui sont exprimés dans de nombreux tissus. Très peu de données existent sur leur présence au niveau des muqueuses nasosinusiennes humaines. Les récepteurs olfactifs ont probablement des fonctions en dehors de l’olfaction. Il est donc nécessaire d’établir lesquels d’entre eux participent à l’olfaction en les recherchant au sein de la muqueuse olfactive. Par ailleurs, les récepteurs au goût amer participent potentiellement à d’autres processus physiologiques
indépendants de la gustation. Au niveau du nez et des sinus, ces récepteurs pourraient être impliqués dans l’immunité innée nasale.
La première partie de ce travail s’est intéressée à l’expression des gènes des récepteurs olfactifs dans la muqueuse olfactive humaine. Des prélèvements de muqueuse olfactive entière ont pu être réalisés lors de 26 autopsies, puis analysés par les techniques de RT-qPCR. Nous mettons en évidence que 273 gènes sont exprimés en moyenne. Un groupe de 90 gènes est exprimé chez tous les sujets, un autre groupe de 140 gènes est exprimé chez plus de la moitié des sujets et enfin un dernier groupe de 125 gènes est exprimé chez moins de la moitié des sujets. Cette variabilité interindividuelle d’expression des gènes de récepteurs olfactifs pourrait donc intervenir dans la variabilité des performances olfactives entre individus. Nous avons également réalisé une deuxième série de six prélèvements dans le but de préciser si une différence d’expression existait entre la muqueuse olfactive antérieure et postérieure. Nos résultats montrent une expression semblable entre ces deux parties.
La deuxième partie de ce travail a été consacrée aux récepteurs au goût amer. Le premier objectif consistait à déterminer parmi les gènes de cette famille de 25 récepteurs, lesquels étaient exprimés et à quel niveau dans la sphère nasosinusienne. Nous avons eu recours à la même approche basée sur la RT-qPCR, pour identifier et quantifier les ARN messagers de ces récepteurs au sein de sept régions des muqueuses nasosinusiennes provenant de prélèvements obtenus lors de sept autopsies.
Nos résultats montrent une expression similaire parmi les différentes régions étudiées.
Enfin, partant de données de la littérature qui suggèrent un rôle du récepteur au goût amer T2R38 dans l’immunité nasale innée, nous avons exploré in vitro la capacité de ce récepteur à reconnaître différents métabolites bactériens. Nos résultats montrent 7 nouveaux agonistes, suggérant que le récepteur T2R38 est capable de détecter des métabolites bactériens plus variés que ce qui était précédemment connu.
