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Les mécanismes moléculaires de la perception olfactive.

Auteur : Dr. Valéry MATARAZZO - CNRS UPR 9024 - Laboratoire de Neurobiologie - Marseille, France.

Adresse actuelle : Johns Hopkins Medical Institute - Department of Neurosciences, Baltimore, MD, USA -


B : Mécanismes moléculaires de la réception des molécules odorantes :

B2.1. Purification, clonage et expression tissulaire :

Comme pour l'identification des sites récepteurs aux neurotransmetteurs, les techniques de liaison de ligands radiomarqués au tritium ont été utilisées pour détecter les sites récepteurs des molécules odorantes. C'est ainsi qu'il a été tout d'abord décrit, dans la muqueuse olfactive, des sites de liaison pour des odeurs camphrées et poivrées (iso-butyl-méthoxypyrazine: IBMP) (Fesenko et al., 1979; Pelosi et al., 1982). Seulement, ces sites ne sont pas portés par des entités membranaires, mais par des protéines solubles dans le mucus olfactif (Pevsner et al., 1985). C'est par leur capacité à lier les odorants et le fait qu'elles soient exprimées dans le tissu nasal que ces protéines ont été appelées Odorant Binding Protein (OBP).

Les OBPs ont été purifiées par chromatographie et leurs gènes ont été clonés chez plusieurs espèces de vertébrés. Le poids moléculaire du monomère varie de 17 à 22 kDa pour une séquence protéique d'environ 170 acides aminées. Si, chez les insectes, il existe une classification des OBPs, chez les vertébrés, ce n'est pas le cas pour le moment (pour revue voir Pelosi, 1996).

La première OBP décrite chez le bovin a été caractérisée par sa capacité à lier l'IBMP (Pelosi et al., 1982; Bignetti et al., 1985; Pevsner et al., 1985). Elle représente 1 % des protéines totales du mucus olfactif soit une concentration de 1mM (Pelosi, 1996). L'étude par immunohistologie de cette OBP a dévoilé une localisation dans le mucus olfactif, dans les glandes de Bowman de la lamina propria, dans le mucus et les glandes respiratoires (Pevsner et al., 1986). De la même manière une OBP de porc a été purifiée (Dal Monte et al., 1991). La séquence peptidique a révélé une bonne similitude (42 %) avec l'OBP bovine (Paolini et al., 1998). Deux cystéines en position 63 et 165 semblent former un pont disulfure intramoléculaire. Selon Burova et ses collaborateurs (1999), l' OBP porcine existe sous forme dimérique à pH neutre et reste à l'état de monomère pour un pH acide, ce qui rendrait sa structure quaternaire instable. Lee et ses collaborateurs (1987), ont aussi rapporté chez la grenouille le clonage d'un gène qui coderait pour une OBP sécrétée par les glandes de Bowman.

Différents sous-types d'OBP ont été décrits chez une même espèce. Chez l'homme deux OBPs, hOBPIIa et hOBPIIb, ont été identifiées (Lacazette et al., 2000). Les gènes codant pour ces deux protéines ont été localisés sur le chromosome 9 et présentent 95 % d'homologie. Les deux gènes sont exprimés dans des régions distinctes. HOBPIIa est strictement exprimée dans les structures nasales, les glandes salivaires et lacrymales, les poumons, alors que hOBPIIb est exprimée dans la prostate et les glandes mammaires. Des modifications post-transcriptionnelles pourraient conduire à 3 sous-types (a, b et g) pour la protéine hOBPIIa et 4 sous-types (a, b, g et d) pour la protéine hOBPIIb. Ainsi, il existerait une diversité d'OBPs humaines. Chez le lapin, trois OBPs, respectivement appelées OBP I, II et III, ont été identifiées et partiellement caractérisées (Dal Monte et al., 1991; Garibotti et al., 1997). Chez le rat, trois autres OBPs (OBP-I, II et un variant de de l'OBP-I: l'OBP-IF) ont été clonées (Pevsnerb et al., 1988; Pevsnera et al., 1988; Dear et al., 1991; Briand et al., 2000). Alors que l'OBP-I est exprimée dans l'épithélium olfactif, l'OBP-II apparaît être spécifiquement exprimée dans l'organe voméronasal (Ohno et al., 1996). Chez le porc-épic, il a été décrit jusqu'à 8 OBPs (Felicioli et al., 1993). Chez la souris, s'il a été identifié six OBPs (Pes et al., 1992; Pes et Pelosi, 1995), dont deux exprimées dans l'organe voméronasal (Miyawaki et al., 1994), d'autres nouveaux membres de la famille des lipocalines ont été isolés : les MUPs (Major Urinary Protein). Ces MUPs sont des homologues des OBPs et ont la capacité de lier des molécules odorantes; c'est pourquoi elles sont considérées comme un sous-groupe des OBPs (Cavaggioni et al., 1990). Le génome de la souris contiendrait jusqu'à 35 gènes codant pour des MUPs, dont la plupart seraient regoupés sous forme de "clusters" sur le chromosme 4 (Bishop et al., 1982). Ils ne sont exprimés que chez la souris mâle adulte. Les MUPs sont synthétisées dans le foie où leur ARNm représentent jusqu'à 10 % des ARNm totaux du foie, et sont ensuite excrétées dans l'urine où elles peuvent alors atteindre des concentrations de plusieurs mg/ml (Shahana et al., 1987; Shahanb et al., 1987). Elles sont aussi sécrétées par des glandes, comme les glandes salivaires (Shahana et al., 1987), les glandes latérales de la cavité nasale et les glandes nasales du septum (Utsumi et al., 1999). Comme pour les OBPs on ne connaît toujours pas le rôle des MUPs.

Enfin, chez la femelle du hamster, il a été découvert une autre lipocaline, l'aphrodisine, qui pourait également intervenir dans la communication chimique (Henzel et al., 1988; Magert et al., 1999). Cette protéine est présente dans les sécrétions vaginales à de très fortes concentrations (Magert et al., 1995). Elle agirait au niveau de l'organe voméronasal du mâle pour déclencher un comportement de copulation (Singer et al., 1986).

La taille de la famille des OBPs n'est pas connue, mais avec les données que l'on possède actuellement chez le vertébré et l'insecte, il semble qu'il existe une diversité et hétérogénéité importantes dans cette famille. D'autre part, chez le vertébré, il est observé parfois une homologie plus importante entre une OBP et une MUP qu'entre deux OBPs. Ceci complique toute classification possible des OBPs selon l'analogie de séquence (Pelosi, 1996). On peut retenir aussi que l'expression des OBPs n'est pas limitée à l'épithélium olfactif.

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