Dans les années 1930, les scientifiques ont remarqué que les puces d'eau et les rats soumis à un régime restreint pendant leur jeunesse vivaient plus longtemps. Le même effet a depuis été observé chez les mouches des fruits et les souris. Ce que nous ignorions, c'était comment un repas pris dans la petite enfance pouvait affecter la santé des semaines, des mois, voire des années plus tard. Une étude récente publiée dans Nature pourrait avoir trouvé la réponse.

Une équipe dirigée par Fumiaki Obata, biologiste au Centre RIKEN pour la recherche en dynamique des biosystèmes à Kobe, au Japon, a découvert une protéine qui conserve chez l'adulte la trace de ce que les mouches des fruits ont mangé à l'état larvaire, influençant ainsi leur durée de vie.

Les mouches des fruits de laboratoire sont nourries d'un mélange de levure et de sucre, la levure étant leur principale source de protéines. « Nous avons diminué uniquement la concentration de levure dans l'alimentation, de huit pour cent à un ou deux pour cent », explique Obata. Ce régime pauvre en protéines a été introduit environ à la moitié de la période larvaire. Une fois que les mouches ont émergé de leur pupe à l'état adulte, elles sont revenues à une nourriture standard.

Dans l'expérience d'Obata, les mouches soumises à une restriction protéique, mâles et femelles confondues, ont vécu plus longtemps que leurs sœurs bien nourries. Mais cela a un coût. Les mouches étaient plus pâles et plus légères, pesant parfois 28 pour cent de moins. Les femelles pondaient également moins d'œufs.

« C'est très courant, en fait. La reproduction et la durée de vie sont toujours dans une relation de compromis », déclare Obata. « C'est aussi le cas dans cette restriction alimentaire précoce. Elles ont moins d'œufs et elles sont légèrement plus petites. Mais elles ont une extension de la durée de vie. »

Ce compromis typique n'était cependant pas toute l'histoire. Lorsque l'équipe a rajouté des acides aminés, les briques constitutives des protéines, dans la nourriture larvaire à faible teneur en levure, le gain de durée de vie a disparu. D'une manière ou d'une autre, le corps des mouches adultes se souvenait de la quantité de protéines qu'elles avaient mangée à l'état larvaire. Obata et ses collègues ont appelé cela une mémoire nutritionnelle et ont entrepris de trouver où exactement dans le corps cette mémoire était conservée.

En comparant l'activité génique chez les mouches adultes élevées avec un régime pauvre en protéines et un régime standard, environ 100 protéines candidates susceptibles de stocker l'information sur l'apport précoce en protéines ont été identifiées. « Nous les avons essentiellement examinées une par une, en vérifiant lesquelles seraient importantes », explique Obata.

Pour affiner la recherche, l'équipe a marqué la nourriture larvaire afin de déterminer quelles protéines dans le corps d'une mouche adulte étaient construites à partir de la nourriture qu'elle avait mangée à l'état larvaire. Les larves ont été élevées sur un régime synthétique dans lequel deux acides aminés, la lysine et l'arginine, étaient fabriqués avec des isotopes plus rares et plus lourds des atomes de carbone et d'azote. Une fois les larves devenues des mouches adultes, l'équipe est passée à une nourriture contenant un second ensemble d'acides aminés marqués avec des isotopes différents, plus légers.

Ensuite, les chercheurs ont utilisé la spectrométrie de masse pour peser des fragments de protéines provenant des têtes des mouches. Le même fragment de protéine pouvait enregistrer quelques unités plus lourd ou plus léger, selon qu'il était construit à partir de nourriture larvaire ou adulte. « C'est essentiellement réalisable uniquement avec cette expérience d'isotopes stables », explique Obata.

Trois jours après le début de la vie adulte, près de 64 pour cent des protéines dans les têtes des mouches étaient encore fabriquées à partir d'acides aminés mangés par les larves. Au sixième jour, cela n'était plus que d'environ 46 pour cent. Parmi elles, les protéines ribosomales étaient proéminentes, faisant partie du complexe qui fabrique toutes les autres protéines. Les mouches nourries d'un régime restreint en protéines à l'état larvaire en avaient moins et fabriquaient de nouvelles protéines plus lentement pendant leur première semaine de vie adulte.

Cela a immédiatement soulevé une question. Les mouches subissent une métamorphose à l'intérieur d'un cocon pupal, et les pupes ne mangent pas. Ainsi, les acides aminés larvaires qui se sont retrouvés dans les protéines ribosomales adultes devaient être stockés quelque part pendant la métamorphose, et ce qui les retenait devait être sensible à la quantité de protéines que les larves avaient mangée.

L'équipe est partie à la recherche d'une protéine qui répondait à la fois au régime larvaire et survivait jusqu'à l'âge adulte. Et ils l'ont trouvée.

Il s'agissait d'une protéine appelée protéine sérique larvaire 2, ou Lsp2. Les larves l'accumulent comme un garde-manger pour la métamorphose lorsqu'elles arrêtent de manger. « Les mouches expriment massivement cette Lsp2 au début de leur vie », explique Obata. « Et nous savions qu'il y a un certain report de cette protéine Lsp2 »