Identification of nitrogenated and sulfated heterocyclic olfactory molecules implicated in innate fear responses of the mouse

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ID Serval
serval:BIB_C0A29AD23DE6
Type
Thèse: thèse de doctorat.
Collection
Publications
Institution
Titre
Identification of nitrogenated and sulfated heterocyclic olfactory molecules implicated in innate fear responses of the mouse
Auteur(s)
MOINE F.
Directeur(s)
Broillet M.
Détails de l'institution
Université de Lausanne, Faculté de biologie et médecine
Adresse
Faculté de biologie et de médecineUniversité de LausanneCH-1015 LausanneSUISSE
Statut éditorial
Acceptée
Date de publication
2016
Langue
anglais
Résumé
L'olfaction est un sens essentiel pour la survie des espèces. Chez la souris, ce sens est utilisé pour trouver de la nourriture, des partenaires, mais également pour détecter les menaces, dont la présence de prédateurs. Le système olfactif de la souris qui effectue ces tâches est composé de quatre sous-systèmes : l'épithélium olfactif principal (MOE), l'organe voméronasal (VNO), l'organe septal (SO) et le Ganglion de Grueneberg (GG). Le GG est le sous-système olfactif qui a été découvert le plus récemment et qui a été décrit comme détectant spécifiquement une classe de molécules sémiochimiques : les phéromones d'alarme (APs). Ces molécules sont émises par des organismes dans une situation de stress et sont reconnues par les conspécifiques, induisant chez ces derniers des comportements liés à la peur. Au début de ma thèse, la structure chimique de ces molécules et les récepteurs associés n'avaient pas encore été identifiés. Dans ce travail, en utilisant une combinaison de techniques chimiques et physiologiques, nous avons été capables d'identifier une molécule, le 2-sec-butylthiazoline (SBT), qui est spécifiquement émise par les souris dans différentes situations de stress. De plus, nous avons identifié un ensemble de kairomones qui sont reconnues spécifiquement par les neurones du GG. Ces composés chimiques sont structurellement proches de la phéromone d'alarme SBT et sont émis par les prédateurs carnivores. Parmi ceux-ci, des molécules bien décrites comme le 2,4,5- triméthylthiazoline (TMT), le 2-propylthietane (2-PT) ou le 2,6-diméthylpyrazine (DMP) ont été capables d'activer les neurones du GG et d'induire des comportements de peur chez la souris, conférant au GG un double rôle. De plus, nous avons aussi décrit un nouvel ensemble de ligands pour le GG, composé d'analogues des pyridines, présents dans l'urine du puma et qui possèdent les mêmes propriétés d'induction de la peur que les ligands du GG déjà décrits. En prenant en compte la structure chimique particulière des ligands du GG, nous avons recherché l'expression de récepteurs moléculaires spécifiques dans le GG. Nous avons identifié des transcrits de récepteurs au goût amer (mT2Rs) dans le GG ainsi que leur protéine-G associée, la gustducin. Grâce à des études physiologiques, nous avons trouvé que le GG démontre également une sensibilité aux ligands amers connus qui possèdent une structure chimique proche de la phéromone d'alarme SBT et des odeurs de prédateurs. En résumé, nos résultats démontrent que les neurones du GG sont activés par à une grande gamme de composés chimiques avec une structure chimique spécifique et qu'ils tirent probablement profit d'éléments de signalisation du goût identifiés préalablement dans les cellules gustatives, pour détecter les phéromones d'alarmes et les kairomones, ce qui soutient notre hypothèse que, chez la souris, les molécules qui véhiculent un message de danger possèdent une structure chimique spécifique.
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Olfaction is a sense essential for the survival of the species. In mice, this sense is used to find food, to find mates but also to detect threats, including predators. The mouse olfactory system fulfilling these functions is composed of four distinct olfactory subsystems; the main olfactory epithelium (MOE), the vomeronasal organ (VNO), the septal organ (SO) and the Grueneberg ganglion (GG). The GG is the most recently discovered olfactory subsystem and it has recently been described to mediate the détection of a spécifié class of semiochemicals : the alarm pheromones (APs). These molecules are emitted by organisms in a stressful situation and are recognized by conspecifics, inducing fear-related behaviors. At the beginning of my thesis, the chemical structure of these molecules and their associated receptors had not been identified. Using a combination of chemical and physiological techniques, we have been able to identify a molecule, the 2-sec-butylthiazoline (SBT), that is specifically emitted by mice in différent threatening situations. In addition, we have been able to identify a set of kairomones that are specifically recognized by GG neurons. These chemicals are structurally related to the alarm pheromone SBT and are emitted by predatory carnivores. Among them, well-described molecules such as 2,4,5-trimethylthiazoline (TMT), 2-propylthietane (2-PT) or 2,6- dimethylpyrazine (2,6-DMP) were able to activate GG neurons and to induce fear-related behaviors in mice, conferring to the GG a dual rôle. Moreover, we have described a new set of GG ligands, composed of pyridine analogs, that are present in the urine of the mountain lion and that possess the same fear-inducing properties as the described GG ligands. Taking advantage of the spécifié GG ligand fingerprints, we looked for spécifié receptor expression in the GG. We have been able to identify mouse bitter taste receptor (mT2Rs) transcripts in the GG, as well as their associated G-protein, the gustducin. In physiological experiments, we found that the GG also displayed a sensitivity to known bitter tastants with a chemical structure related to the alarm pheromones SBT and predator scents. In summary, our results demonstrate that mice GG neurons are displaying a sensibility to a large range of chemicals with a specific chemical fingerprint and that they probably take advantage of molecular signaling elements previously identified in taste receptor cells to detect alarm pheromones and kairomones, supporting our hypothesis that, in mice, molecules carrying a signal of danger display a specific chemical signature.
Création de la notice
12/07/2016 11:10
Dernière modification de la notice
20/08/2019 16:35
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