Évolution des génomes des endosymbiotes chez les insectes phloémophages : le cas d'Hamiltonella defensa en interaction avec ses différents partenaires

Pierre-Antoine Rollat-Farnier 1, 2
1 BAMBOO - An algorithmic view on genomes, cells, and environments
Inria Grenoble - Rhône-Alpes, LBBE - Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive
Résumé : Les cellules des insectes hébergent de nombreuses bactéries endosymbiotiques, que l’on catégorise généralement selon leur importance pour l’hôte : les symbiotes dits « primaires » sont par définition obligatoires, et synthétisent des nutriments essentiels pour les insectes se nourrissant d’aliments pauvres ou déséquilibrés ; les symbiotes dits « secondaires » sont facultatifs, et utilisent des stratégies mutualistes et/ou la manipulation de la reproduction pour envahir et se maintenir dans les populations d’insectes. Hamiltonella defensa est un endosymbiote secondaire ayant établi deux associations très distinctes chez les insectes phloémophages. Chez les pucerons, la bactérie protège l’hôte contre les parasitoïdes. Elle infecte de nombreux tissus dans l’hôte, et notamment l’hémolymphe, ce qui favoriserait le contact avec les oeufs de parasitoïdes. Malgré ce phénotype protecteur, les coûts importants que sa présence inflige à son hôte empêchent sa fixation dans les populations. Chez l’aleurode Bemisia tabaci, on ne retrouve la bactérie que dans des cellules spécialisées dans l’hébergement des endosymbiotes, les bactériocytes. Elle s’y trouve entre autres en présence du symbiote primaire, Portiera aleyrodidarum, des conditions de vie propices aux échanges entre les deux symbiotes. Elle est fixée dans les populations d’insectes, ce qui suggère un rôle important pour le consortium, qui serait nutritif. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes intéressés aux spécificités de chacun de ces systèmes. Tout d’abord, au sein des bactériocytes de B. tabaci, nous avons révélé un partitionnement des capacités synthétiques des deux endosymbiotes H. defensa et P. aleyrodidarum, assorti à de potentielles complémentations métaboliques entre eux et avec leur hôte pour la synthèse d’acides aminés essentiels. Nous avons proposé un rôle nutritif primordial pour H. defensa, qui traduirait une transition vers un statut obligatoire pour l’hôte et justifierait sa fixation dans les populations. Nous nous sommes également attardés sur l’évolution génomique du genre Hamiltonella, en comparant des souches infectant B. tabaci à une souche de puceron. Nous avons mis en évidence la spécialisation des symbiotes à leur hôte, et révélé que les génomes des endosymbiotes faisaient écho à leur écologie respective. La souche du puceron possède ainsi de nombreux facteurs de virulence et est associée à deux partenaires, un bactériophage et un plasmide de recombinaison. Ces systèmes, inactifs chez le symbiote de B. tabaci, sont directement en lien avec la protection et la course aux armements engagés contre les parasitoïdes. À l’inverse, l’avirulence présumée des symbiotes de l’aleurode est cohérente avec leur phénotype nutritif et une transition vers un statut obligatoire pour l’hôte. Pour finir, nous nous sommes intéressés aux phénomènes d’accélération des taux de mutations chez H. defensa, comparativement à son espèce-soeur Regiella insecticola, également endosymbiotique et protectrice du puceron. Après avoir éliminé l’hypothèse selon laquelle la transition vers la vie intracellulaire aurait eu lieu indépendamment dans les deux lignées, nous avons tenté d’établir un lien entre ces différentiels d’évolvabilité chez les endosymbiotes et leur contenu en gènes, notamment ceux impliqués dans l’écologie et la réparation de l’ADN. L’ensemble des résultats obtenus au cours de ce Doctorat ont permis de mieux comprendre l’évolution de l’espèce H. defensa, depuis le dernier ancêtre jusqu’aux espèces actuelles, en tâchant de faire le lien entre phénotype de la bactérie et évolution génomique.
Type de document :
Thèse
Bio-Informatique, Biologie Systémique [q-bio.QM]. Université Claude Bernard Lyon 1, 2014. Français
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Contributeur : Marie-France Sagot <>
Soumis le : mardi 13 janvier 2015 - 17:02:57
Dernière modification le : mardi 16 janvier 2018 - 15:45:46
Document(s) archivé(s) le : samedi 15 avril 2017 - 17:35:00

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Pierre-Antoine Rollat-Farnier. Évolution des génomes des endosymbiotes chez les insectes phloémophages : le cas d'Hamiltonella defensa en interaction avec ses différents partenaires. Bio-Informatique, Biologie Systémique [q-bio.QM]. Université Claude Bernard Lyon 1, 2014. Français. 〈tel-01102943〉

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