Études comparatives de la nociception chez Caenorhabditis elegans souche sauvage (N2) et mutants (egl-3 et egl-21)

Abstract

L’objectif de cette étude était de vérifier l’hypothèse selon laquelle, les mutants C. elegans (egl-3, egl-21, flp-18 et flp-21) auraient une diminution significative dans la production de neuropeptides matures bioactifs et présenteraient donc une diminution significative de la sensibilité aux stimuli nociceptifs. La nociception est une fonction défensive, une sorte d'alarme qui permet l’intégration de stimuli potentiellement dangereux pour l’organisme. L’intégration du stimulus au niveau du système nerveux se fait via l’activation de nocicepteurs. Caenorhabditis elegans (C. elegans) est un petit nématode majoritairement hermaphrodite, transparent, non parasite et non segmenté qui se nourrit de bactéries du genre Escherichia coli (E. coli). Il a un cycle de développement d’environ 3 jours à 22°C et une durée de vie d’environ 3 semaines. C. elegans est un organisme modèle largement utilisé pour examiner la réponse nocifensive aux stimuli nocifs. Une analyse complète de la séquence du génome révèle plusieurs gènes codant pour des pro-neuropeptides menant à une série de neuropeptides bioactifs. Les neuropeptides de C. elegans sont impliqués dans la modulation de tous les comportements, y compris la locomotion, la mécanosensation, la thermosensation et la chimiosensation. Nous avons soumis nos nématodes à des stimuli thermiques (30°C - 35°C) afin d’observer le comportement des souches sauvages et mutantes. Les résultats de nos études ont révélé une altération du comportement d'évitement thermique chez les mutants. Ce comportement d'évitement thermique des C. elegans mutants egl-3 et egl-21 était significativement entravé par rapport à la souche sauvage (N2). De plus, les C. elegans mutants flp-18 et flp-21 présentaient un phénotype similaire à egl-3 et egl-21. EGL-3 pro-protéine convertase et EGL-21 carboxypeptidase E sont des enzymes essentielles pour la maturation des pro-neuropeptides en neuropeptides actifs chez C. elegans. Les analyses d’abondance relative avec des homogénats de C. elegans mutants egl-3 et egl-21 ont démontré que la protéolyse de ProFLP-18 et ProFLP-21 était gravement entravée, conduisant à un manque de neuropeptides bioactifs matures. Pour déclencher une réponse nocifensive de C. elegans au stimuli thermique, les voies de signalisation des neuropeptides FLP-18 ou FLP-21 / NPR-1 sont nécessaires.

This study’s objective was to test the hypothesis that C. elegans mutants (egl-3, egl-21, flp-18 and flp-21) will have a significant decrease in mature bioactive neuropeptides production and that they will have a significant decrease in sensitivity to stimuli. Nociception is a defensive function, an alarm that allows integration of potentially harmful stimuli. The integration of the stimulus into the nervous system is done by activation of nociceptors. Caenorhabditis elegans (C. elegans) is a small, non-parasitic, non segmented nematode. It is easily grown in petri dishes where it is fed with bacteria, specifically Escherichia coli (E. coli). C. elegans is a transparent worm, mostly hermaphrodite, with a development cycle and a lifespan of about three days at 22° C and three weeks respectively. C. elegans is a model organism widely used to examine the harmful response to stimulation. A complete analysis of the genome sequence reveals several pro-neuropeptide genes, encoding a series of bioactive neuropeptides. The neuropeptides of C. elegans are involved in the modulation of all behaviors, including locomotion, mechanosensation, thermosensation and chemiosensation. We exposed our nematodes on thermal stimuli (30°C - 35°C) to observe the behavior of wild strains and mutants. Our results revealed that only mutants had impaired thermal avoidance behavior. This thermal avoidance behavior of C. elegans mutants egl-3 and egl-21 was significantly impaired compared to the wild-type strain (N2). In addition, C. elegans mutants flp-18 and flp-21 exhibited a phenotype similar to egl-3 and egl-21. EGL-3 pro-protein convertase and EGL-21 carboxypeptidase E are essential enzymes for the maturation of pro-neuropeptides to the mature bioactive neuropeptides in C. elegans. Relative abundance analyzes with egl-3 and egl-21 mutant C. elegans homogenates demonstrate that proteolysis of ProFLP-18 and ProFLP-21 are severely impeded, leading to a lack of mature bioactive neuropeptides. FLP-18 or FLP-21/NPR-1 neuropeptide signaling pathways are needed to trigger nocifensive response of C. elegans to thermal stimuli.