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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 :

B2.2. les interactions avec les molécules odorantes :

C'est par leur capacité à lier la 2-isobutyl-3-méthoxypyrazine tritiée (IBMP[3H]), que les OBPs ont été purifiées. Elles ont d'ailleurs été dénommées "Pyrazin Binding Protein" (Baldaccini et al., 1986; Pevsner et al., 1985). La plupart des données fonctionnelles ont été obtenues sur l'OBP bovine et porcine car elles peuvent être purifiées en grande quantité chez ces deux mammifères (Topazzini et al., 1985; Pelosi et Tirindelli, 1989; Pevsner et al., 1990; Dal Monte et al., 1993; Herent et al., 1995; Vincent et al., 2000). Des tests de liaison réalisés avec l'IBMP ont montré qu'il existe deux sites de liaison : un de haute affinité avec une affinité apparente de l'ordre du nanomolaire et un de basse avec une affinité de l'ordre du micromolaire. Cependant, les expériences de cinétique de liaison démontrent une coopérativité négative des deux sites, ce qui supposerait que l'OBP, en condition physiologique, ne lie qu'une seule molécule odorante (Pevsner et al., 1990). On ne sait pas encore si cette coopérativité négative entre les deux sites joue un rôle dans la fonction de l'OBP.

Des expériences de compétition réalisées avec l'IBMP[3H] ou le 3,7-diméthyl octane-ol tritié (DMO[3H]) (un autre odorant très utilisé), ont permis de mettre en évidence une grande variété d'odorants capables de lier l'OBP bovine (Pevsner et al., 1990). Cette protéine interagit avec des odorants de structure chimique très différente (terpènes, aldéhydes, esters, composés aromatiques) pour des affinités apparentes de liaison qui s'échelonnent de 0,2 à 100 mM. Cependant, les hautes affinités mesurées ne peuvent pas être corrélées directement à une classe structurale particulière d'odorants. Certains composants des classes citées ci-dessus n'ont d'ailleurs pas d'affinité pour cette OBP bovine. L'affinité observée ne dépend pas non plus de la lipophilicité. Pour l'OBP porcine le spectre de sélectivité semble similaire, ce qui semble quelque peu logique puisque la méthode de purification par l'IBMP a été la même. Toutefois, des différences d'affinité sont tout de même notées pour les mêmes composés (Herent et al., 1995; Vincent et al., 2000).

Plus récemment, le marquage fluorescent des ligands a été employé dans les études de liaison. Le 1-aminoanthracène (1-AMA) est une sonde fluorescente qui s'est révélée être un très bon ligand des OBPs. Elle peut être déplacée par compétition avec des molécules odorantes (Paolini et al., 1999). Briand et ses collaborateurs (2000), ont expérimenté cette méthode, pour la première fois, sur l'OBP-IF de rat, qu'ils ont clonée et exprimée dans la levure. L'OBP-IF recombinante de rat lie, des molécules odorantes de structure chimique et d'odeur différente (IBMP, linalool, isoamyl acétate, 1-octanal, 1-octanol, disulfure de méthyl, thiobutyrate de méthyl).

L'expression hétérologue dans la bactérie de l'OBP-I et de l'OBP-II de rat, qui pour cette dernière est spécifique de l'organe voméronasal, a permis à Lobel et ses collaborateurs (1998) de mettre en évidence une spécificité différente de chacune des deux OBPs vis-à-vis des molécules odorantes. Alors que l'OBP-I lie préférentiellement les composés hétérocycliques comme la pyrazine, l'OBP-II semble lier plus particulièrement les aldéhydes aliphatiques à chaînes longues et les acides carboxyliques. Ces résultats sont la première évidence que, chez une même espèce, deux sous-types distincts d'OBP, sont sélectifs d'une classe chimique d'odorant différent.

La liaison OBP-odorant n'apparaît pas être une interaction dépendante de l'hydrophobicité mais plutôt d'une interaction polaire et de contacts de type van der Walls (Burova et al., 1999).

Contrairement à d'autres lipocalines tel que le RBP qui lie uniquement le rétinol avec une affinité apparente nanomolaire, les OBPs lient diverses molécules odorantes avec des affinités variées. Elles sont d'ailleurs capables de lier le rétinol avec une affinité apparente de 2 mM (Pevsner et al., 1990), alors que le RBP n'est pas capable de lier l'IBMP, le ligand historiquement utilisé pour identifier les OBPs (Cavaggioni et al., 1990). L'OBP apparaît donc comme un transporteur peu sélectif avec des spécificités variables pour diverses classes d'odorants.
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