Les gènes des mouches à fruits modifiés pour les rendre dépendantes à la cocaïne

La drosophile (Drosophila melanogaster) est l'animal idéal pour les scientifiques : ce sont des créatures simples qui se reproduisent rapidement sans conditions particulières. De plus, bien qu'elles puissent paraître très différentes de nous, 75 % des gènes associés à certaines maladies humaines ont un équivalent dans leur génome. Sans surprise, cette espèce a reçu plusieurs prix Nobel pour son travail scientifique et figure parmi les organismes les plus étudiés.

C'est dans ce contexte qu'un groupe de chercheurs dirigé par Adrian Rothenfluh, professeur associé de psychiatrie à l'Université de l'Utah, les a sélectionnés pour une expérience pionnière. L'objectif : créer des mouches génétiquement prédisposées à la dépendance à la cocaïne, une substance qui, comme les auteurs l'ont constaté, les repousse. L'analyse de ces insectes modifiés pourrait être essentielle pour de futurs traitements chez l'homme. Les résultats viennent d'être publiés dans le Journal of Neuroscience .

Des études antérieures avaient révélé que les humains et les drosophiles partageaient de nombreux gènes responsables de la consommation d'alcool et de la dépendance. « Il était donc raisonnable de penser que les gènes impliqués dans la dépendance à la cocaïne chez l'homme pourraient également être impliqués dans ce modèle de drosophile », explique Rothenfluh.

Les chercheurs ont commencé par déterminer la quantité de cocaïne susceptible d'être appréciée par les mouches à fruits. Pour ce faire, ils ont mis en place une expérience où les sujets devaient choisir entre de l'eau sucrée et de l'eau sucrée additionnée de drogue. Les mouches ont été claires : elles détestaient cette substance narcotique et préféraient toujours la boisson pure. « Nous devions comprendre pourquoi les mouches ne consommaient pas de cocaïne et s'il existait un moyen de contourner cette barrière », notent les auteurs.

Après diverses analyses, ils ont soupçonné que la réponse résidait dans le sens du goût des mouches. « Les insectes sont programmés, au cours de l'évolution, pour éviter les toxines végétales, et la cocaïne est une toxine végétale », explique Travis Philyaw, premier auteur de l'article, aujourd'hui chercheur à l'Université de Washington, qui a mené la recherche en tant qu'étudiant diplômé dans le laboratoire de Rothenfluh. « Ils possèdent des récepteurs gustatifs sur leurs "bras" (segments tarsiens) qui leur permettent de toucher quelque chose avant de le porter à la bouche et de décider : "Je ne vais pas toucher ça." »

En observant la réaction des nerfs sensoriels des mouches à la cocaïne, les chercheurs ont découvert que ce composé activait fortement les récepteurs du goût amer dans les segments tarsiens de cette espèce. En inhibant l'activité de ces nerfs afin qu'ils ne puissent pas percevoir le goût amer, ils ont commencé à développer une préférence pour l'eau sucrée additionnée de cocaïne plutôt que pour l'eau sucrée nature.

Cependant, la dose était importante, car les mouches ne consomment volontairement de la cocaïne qu'à de faibles concentrations ; même ainsi, elles ont développé leur « addiction » remarquablement rapidement, en moins de 16 heures après la première exposition.

Ils ont également constaté de nombreuses similitudes entre les mouches et les humains après consommation de cocaïne : testées à ces faibles doses, elles devenaient plus frénétiques et frénétiques, tout comme les humains. « À très fortes doses, elles deviennent inaptes, ce qui se produit également chez les humains », note Rothenfluh.

Bien qu'il soit reconnu que l'hérédité génétique humaine influence fortement le risque de développer un trouble lié à la consommation de cocaïne, le grand nombre de gènes impliqués dans le risque d'addiction complique la détermination des cibles thérapeutiques les plus adaptées. Grâce à leur nouveau modèle de drosophile pour le trouble lié à la consommation de cocaïne, les chercheurs espèrent élucider la biologie de l'addiction et trouver de meilleures thérapies beaucoup plus rapidement qu'auparavant.

Les chercheurs affirment que leurs travaux nous aideront à comprendre la dépendance chez l'humain. Maintenant que les scientifiques peuvent étudier le processus chez les drosophiles, ils peuvent accélérer considérablement le processus de découvertes en étudiant des centaines de gènes potentiellement pertinents dans un laps de temps beaucoup plus court.

« Nous pouvons étendre très rapidement la recherche sur les mouches », explique Philyaw. « Nous pouvons identifier des gènes à risque qui pourraient être difficiles à découvrir dans des organismes plus complexes, puis transmettre ces informations aux chercheurs travaillant sur des modèles mammifères. Ils peuvent alors découvrir des cibles thérapeutiques qui facilitent le passage de l'étude du comportement animal au développement de thérapies humaines. » Rothenfluh acquiesce : « Nous pouvons véritablement commencer à comprendre les mécanismes de sélection de la cocaïne, et plus nous en comprendrons, plus nous aurons de chances de trouver une thérapie capable de le cibler. »

Outre les recherches thérapeutiques spécifiques, Rothenfluh affirme que la recherche fondamentale sur le fonctionnement de l'esprit humain – et celui de la drosophile – peut avoir des conséquences inattendues. « Le simple fait d'essayer de comprendre le cerveau, petit et simple, de la drosophile peut nous apporter des informations imprévisibles », souligne-t-il. « La science fondamentale est importante, et on ne sait jamais quelles découvertes passionnantes pourraient avoir un impact sur notre compréhension de la condition humaine. »