Une voie hormone-neuropeptide inhibe le comportement de réceptivité sexuelle chez les femelles drosophiles immatures

Contexte académique

La maturation sexuelle est un événement clé du développement qui marque la transition entre la période juvénile et l’âge adulte, accompagnée de multiples changements physiologiques et comportementaux. Chez la drosophile (Drosophila), le processus de transition des femelles d’un état asexuel à un état mature n’est pas encore entièrement élucidé, en particulier en ce qui concerne le rôle des hormones et des neuromodulateurs dans cette période. Bien que l’on sache que des hormones telles que l’ecdysone et l’hormone juvénile (JH) jouent un rôle important dans le développement des insectes, il reste incertain comment elles régulent le comportement sexuel pendant la maturation sexuelle. De plus, le rôle des neuropeptides dans la régulation du comportement sexuel a suscité une attention croissante. Cette étude vise à révéler comment les hormones et les neuropeptides coordonnent le comportement de réceptivité sexuelle chez les femelles de drosophiles pendant leur maturation sexuelle, en mettant l’accent sur la voie ecdysone-neuropeptide leucokinine (LK)-récepteur de leucokinine (LKR).

Source de l’article

Cet article a été co-rédigé par Jie Chen, Peiwen Zhu, Sihui Jin, Zhaokun Zhang, Simei Jiang, Sheng Li, Suning Liu, Qionglin Peng et Yufeng Pan, issus de diverses institutions comme l’École de sciences de la vie et de technologie de l’Université du Sud-Est et l’Institut de biologie et de technologie des insectes de l’Université normale du Sud de la Chine. L’article a été publié le 21 février 2025 dans les PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), sous le titre « A hormone-to-neuropeptide pathway inhibits sexual receptivity in immature Drosophila females ».

Processus de recherche et résultats

1. Processus de recherche

1.1 Déterminer les points temporels de la transition sexuelle chez les femelles de drosophiles

L’étude a d’abord observé le comportement de réceptivité sexuelle de femelles sauvages de type (souches Canton-S et w1118) de 6 heures à 7 jours après l’émergence pour déterminer les moments de transition de l’état asexuel vers la maturité sexuelle. Les résultats ont montré que les femelles étaient presque non réceptives aux avances des mâles dans les 18 premières heures suivant l’émergence, mais que leur taux de réceptivité augmentait progressivement après 18 heures pour atteindre son pic au troisième jour.

1.2 Rôle du neuropeptide LK pendant la période de transition sexuelle

En examinant 16 mutants de gènes liés à la neurotransmission, l’étude a révélé que les femelles mutantes pour la leucokinine (LK) présentaient un taux de réceptivité significativement plus élevé à 36 heures que celles de type sauvage. Ensuite, grâce à la technique CRISPR/Cas9, des mutants avec délétion du gène LK (δlk1 et δlk2) ont été générés, confirmant ainsi le rôle spécifique de LK dans l’inhibition du comportement de réceptivité sexuelle chez les femelles immatures.

1.3 Étude fonctionnelle des neurones LK

En utilisant LK-Gal4 pour marquer les neurones LK et en activant ces neurones via un canal ionique sensible à la température (dTRPA1), l’étude a découvert que l’activation des neurones LK inhibait significativement la réceptivité sexuelle des femelles à 36 heures et à 7 jours. Grâce à une recombinase Flippase spécifique au cerveau (otd-flp), on a limité l’expression de LK-Gal4 et constaté que les neurones LK situés dans la zone subœsophagienne (SEZ) et abdominale (ABLK) jouaient un rôle crucial dans l’inhibition de la réceptivité sexuelle.

1.4 Régulation exercée par l’ecdysone sur les neurones LK

En réduisant l’expression des gènes des récepteurs d’ecdysone (EcR) dans les neurones LK par interférence ARN (RNAi), on a constaté que la diminution de EcR-A et EcR-B1 augmentait significativement la réceptivité sexuelle des femelles à 36 heures. De plus, l’application exogène de 20-hydroxyecdysone (20E) a significativement augmenté les signaux calciques dans les neurones LK, indiquant que l’ecdysone inhibe la réceptivité sexuelle en renforçant l’activité des neurones LK.

1.5 LK agit via son récepteur LKR dans les neurones PC1

En marquant les neurones exprimant LKR via LKR-Gal4 et en réduisant l’expression de LKR, on a constaté que la baisse de LKR augmentait significativement la réceptivité sexuelle des femelles à 36 heures. En outre, en réduisant l’expression de LKR via PC1-SS1, on a confirmé que LK inhibe la réceptivité sexuelle via LKR dans les neurones PC1.

2. Principaux résultats

• Points temporels de la transition sexuelle : Les femelles sont presque non réceptives aux avances des mâles dans les 18 premières heures après l’émergence, puis leur réceptivité augmente progressivement pour atteindre un pic au troisième jour.
• Rôle de LK : Les femelles mutantes pour LK montrent un taux de réceptivité significativement plus élevé à 36 heures que les types sauvages, indiquant que LK inhibe spécifiquement la réceptivité sexuelle pendant la transition sexuelle.
• Fonction des neurones LK : L’activation des neurones LK inhibe significativement la réceptivité sexuelle des femelles à 36 heures et à 7 jours, et cette inhibition dépend de la libération du peptide LK.
• Régulation par l’ecdysone : L’ecdysone améliore l’activité des neurones LK via le récepteur EcR, inhibant ainsi la réceptivité sexuelle.
• Voie LK-LKR-PC1 : LK agit via son récepteur LKR dans les neurones PC1 pour inhiber la réceptivité sexuelle.

3. Conclusion

Cette étude révèle une voie hormone-neuropeptide (ecdysone-LK-LKR) qui inhibe spécifiquement le comportement de réceptivité sexuelle chez les femelles de drosophiles pendant leur maturation sexuelle. Cette découverte éclaire non seulement la synergie entre les hormones et les neuropeptides dans la régulation du comportement sexuel, mais fournit également une nouvelle perspective pour comprendre les mécanismes neuronaux de la maturation sexuelle.

4. Points forts de l’étude

• Découverte importante : Première mise en évidence du rôle inhibiteur de la voie ecdysone-LK-LKR pendant la maturation sexuelle des femelles de drosophiles.
• Innovation méthodologique : Utilisation de la technique CRISPR/Cas9 pour générer des mutants avec délétion des gènes LK et LKR, combinée à des approches optogénétiques et d’imagerie calcique pour étudier la régulation de l’activité neuronale.
• Valeur scientifique : Fourniture d’un cadre théorique pour l’étude des mécanismes neuronaux de la maturation sexuelle et potentiel d’applications dans la régulation du comportement sexuel des insectes.

5. Autres informations intéressantes

Cette étude a également révélé que les neurones LK, en plus de participer à la régulation du comportement de réceptivité sexuelle, pourraient jouer plusieurs rôles dans d’autres comportements tels que l’alimentation et le sommeil. Cette découverte ouvre de nouvelles perspectives pour l’étude de la polyvalence de LK.

Résumé

À travers une conception expérimentale systématique et des techniques avancées, cette étude révèle le rôle inhibiteur de la voie ecdysone-LK-LKR pendant la maturation sexuelle des femelles de drosophiles. Cette découverte enrichit notre compréhension des mécanismes neuronaux de la maturation sexuelle et ouvre de nouvelles pistes pour la régulation du comportement sexuel des insectes.