Résumé :

Le système olfactif soulève l'une des questions les plus fascinantes de la physiologie sensorielle : comment peut-on discriminer plusieurs milliers de molécules odorantes ? Pour faire face à cette diversité d'information, ce système neurosensoriel a adopté une stratégie de réception qui se distingue des autres sens en faisant appel à un grand répertoire de récepteurs couplés aux protéines-G dénomés récepteurs olfactifs. La connaissance de ces derniers est apparue incontournable pour comprendre les mécanismes moléculaires de la réception olfactive.
Notre premier objectif a été d'identifier une vingtaine de nouveaux récepteurs olfactifs exprimés dans l'épithélium olfactif de deux vertébrés, le porc et la marmotte alpine.
Dans une deuxième étape, assigner une fonction olfactive à ces récepteurs est une nécessité logique. Nous avons opté pour une stratégie d'expression dans des systèmes cellulaires hétérologues de mammifère et d'insecte. Nos premières expériences ont montré que l'expression des récepteurs olfactifs en cellule hétérologue est limitée dans l'adressage à la membrane. Pour contourner cette difficulté, nous avons réussi à améliorer l'expression membranaire en introduisant dans les séquences de récepteurs un peptide de signalisation.
Les récepteurs exprimés dans des cellules de mammifère nous ont permis de mettre en évidence une interaction avec une protéine de transport des molécules odorantes (OBP). Nous avons obtenu une liaison entre une OBP de porc radiomarquée et l'un de nos récepteurs. De plus, en utilisant l'imagerie calcique, nous montrons que les cellules d'insectes infectées par des récepteurs olfactifs répondent à un mélange d'odorants.
Les données actuelles et nos résultats sont discutés pour tenter de définir un modèle de la réception olfactive et pour envisager les applications industrielles qui peuvent être développées en s'inspirant de ce modèle biologique.


Abstract:

The olfactory system raise one of the most fascinating questions in sensory physiology. How are we able to discriminate thousands of different odorant molecules ? To face such diversity, our neurosensorial system has adopted a reception strategy different from the other senses, by creating the largest multigenic family among G protein-coupled receptors. Defining the functional properties of olfactory receptors thus appeared necessary to understand the molecular basis of olfactory reception.
We initiated our study by cloning a series of new olfactory receptor expressed in the olfactory epithelium of two vertebrates which provided us with phylogenetic information of receptor variability.
Assigning an olfactory function to olfactory receptors was then a further step. As originally initiated for receptors with 7 transmembrane domains, we have expressed olfactory receptor genes in both mammalian and insect cell lines. Our data demonstrated that as expected, olfactory receptors do not traffic well to the cell surface when expressed in commonly used cell lines. However, trafficking of ORs in heterologous cells was found to be improved by extending the N-terminus of olfactory receptors with a signal peptide from an unrelevant receptor.
OR expression in mammal cell lines was used to investigate binding of porcine Odorant Binding Protein (OBP). High affinity binding to a single olfactory receptor could be detected using radiolabeled OBP. Calcium imaging technics showed that insect cells expressing ORs elicited calcium increase upon odorant mixture suggesting that olfactory receptors were fully functional.
These findings have been discussed in the perspective of a better understanding of olfactory reception and in that of developping industrial instrumentation inspired from biological olfaction.


Mots-clés : olfaction - récepteur olfactif - expression - odorant binding protein - molécules odorantes - baculovirus