Caenorhabditis elegans is an important model used for many aspects of biological research. Its genome contains 76 genes coding for cytochromes P450 (P450s), and few data about the biochemical properties of those P450s have been published so far. However, an increasing number of articles have appeared on their involvement in the metabolism of xenobiotics and endobiotics such as fatty acid derivatives and steroids. Moreover, the implication of some P450s in various biological functions of C. elegans, such as survival, dauer formation, life span, fat content, or lipid metabolism, without mention of the precise reaction catalyzed by those P450s, has been reported in several articles. This review presents the state of our knowledge about C. elegans P450s.

The aryl hydrocarbon receptor (AhR) is a ligand-activated transcription factor whose activity can be modulated by polyphenols, such as curcumin. AhR and curcumin have evolutionarily conserved effects on aging. Here, we investigated whether and how the AhR mediates the anti-aging effects of curcumin across species. Using a combination of in vivo, in vitro, and in silico analyses, we demonstrated that curcumin has AhR-dependent or -independent effects in a context-specific manner. We found that in Caenorhabditis elegans, AhR mediates curcumin-induced lifespan extension, most likely through a ligand-independent inhibitory mechanism related to its antioxidant activity. Curcumin also showed AhR-independent anti-aging activities, such as protection against aggregation-prone proteins and oxidative stress in C. elegans and promotion of the migratory capacity of human primary endothelial cells. These AhR-independent effects are largely mediated by the Nrf2/SKN-1 pathway.

The Aryl hydrocarbon Receptor (AhR) is a xenobiotic sensor in vertebrates, regulating the metabolism of its own ligands. However, no ligand has been identified to date for any AhR in invertebrates. In C. elegans, the AhR ortholog, AHR-1, displays physiological functions. Therefore, we compared the transcriptomic and metabolic profiles of worms expressing AHR-1 or not and investigated the putative panel of chemical AHR-1 modulators. The metabolomic profiling indicated a role for AHR-1 in amino acids, carbohydrates, and fatty acids metabolism. The transcriptional profiling in neurons expressing AHR-1, identified 95 down-regulated genes and 76 up-regulated genes associated with neuronal and metabolic functions in the nervous system. A gene reporter system allowed us to identify several AHR-1 modulators including bacterial, dietary, or environmental compounds. These results shed new light on the biological functions of AHR-1 in C. elegans and perspectives on the evolution of the AhR functions across species.

Le récepteur aux hydrocarbures aromatiques (AhR) est un facteur de transcription de type bHLH/PAS conservé entre les espèces et qui est impliqué, chez les mammifères, dans la médiation de réponses biologiques lors d'une exposition à des xénobiotiques. La régulation de l'expression de gènes de détoxication grâce à l'activité transcriptionnelle de AhR a été décrite lors de l'activation du récepteur par différents ligands exogènes ou endogènes, mais également lors d'une modulation de AhR de manière indépendante de la fixation d'un ligand. Le rôle de AhR dans la détoxication des organismes est très bien caractérisé, mais certains ligands tels que les dioxines entrainent également une toxicité en interférant avec des fonctions physiologiques du récepteur et faisant apparaitre, par exemple, des anomalies développementales, des pathologies vasculaires ou au niveau de la fertilité. L'étude des fonctions et régulations de AhR chez d'autre espèces, notamment celles chez qui aucun ligand n'a été caractérisé, pourrait permettre de mieux comprendre les fonctions physiologiques du récepteur. Caenorhabditis elegans représente ainsi un bon modèle afin d'étudier les fonctions ancestrales conservées de AhR. Comme tous les récepteurs caractérisés chez les invertébrés, l'orthologue de AhR chez C. elegans (AHR-1) ne lie pas la 2,3,7,8-TétraChloroDibenzo-p-Dioxine (TCDD), le ligand prototypique du AhR de mammifères. Cette liaison de la TCDD semble donc être une spécificité du AhR des vertébrés et aucun ligand de AHR-1 n'est connu à ce jour. Nous avons donc étudié la capacité d'activation de AHR-1 en réalisant un criblage de molécules potentiellement modulatrices de l'activité transcriptionnelle du récepteur, à l'aide d'un système optimisé in vitro, qui nous a permis d'identifier plusieurs modulateurs positifs et négatifs. Ces résultats indiquent ainsi la capacité d'activation ou de répression de l'activité de AHR-1 par des composés issus de l'environnement, de l'alimentation ou de dérivés bactériens. Cependant, d'autres études devront confirmer si ces molécules sont des ligands du récepteur ou s'ils sont impliqués dans un mécanisme de modulation indirecte. Mais en considérant l'environnement de C. elegans, ces premiers résultats pourraient aider à mieux comprendre le rôle de AhR chez les invertébrés et fournir de nouvelles pistes à explorer dans la caractérisation des fonctions physiologiques de AhR chez les mammifères.