Mention Ecologie, Biodiversité et Evolution

Mention Ecologie, Biodiversité et Evolution
Proposition de stage de M1
Titre du stage : Effet hôte dans l’expression de l’Incompatibilité Cytoplasmique due
aux bactéries endosymbiotiques du genre Wolbachia
Laboratoire d’accueil :
Intitulé du laboratoire : Laboratoire Dynamique du Génome et Evolution, Institut
Jacques Monod. Universités Paris 6 & 7.
Intitulé de l’équipe : Interactions hôte-symbionte
Responsable du stage :
Nom :
Hervé Merçot
Tél :
01 44 27 82 84 ou 01 44 27 36 59
Fax :
01 44 27 36 60
Email :
[email protected]
Références dans le domaine : POINSOT, D., CHARLAT, S. & H. MERÇOT. 2003. On the
mechanism of Wolbachia-induced cytoplasmic incompatibility: Confronting the models
with the facts. Bioessays, 25: 259-265.
ZABALOU, S. CHARLAT, S. NIRGIANAKI, A., LACHAISE, D., MERÇOT, H., & K. BOURTZIS.
2004. Natural Wolbachia infections in the Drosophila yakuba, species complex do not
induce cytoplasmique incompatibility but fully rescue the wRi modification. Genetics,
167 : 827-834.
Description du stage :
Les Wolbachia sont des bactéries symbiotiques endocellulaires des Arthropodes
terrestres. Leur transmission est de type vertical et maternel, via le cytoplasme de l’œuf.
L’invasion des populations hôtes et le maintien dans celles ci sont assurés grâce à un certain
nombre de phénomènes affectant la sexualité et la reproduction de l’hôte : Féminisation,
Induction de la parthénogenèse thélytoque, “male-killing” et Incompatibilité Cytoplasmique.
Ce dernier phénomène (IC) est le plus couramment observé. L’IC se traduit par une plus ou
moins forte mortalité embryonnaire dans la descendance d’un croisement incompatible.
Typiquement on distingue deux formes d’IC. (i) L’IC unidirectionnelle: Elle se manifeste lors
d’un croisement entre un mâle infecté et une femelle non infectée. Le croisement réciproque
est fertile, ainsi que le croisement entre deux individus infectés par la même Wolbachia. En
conséquence la proportion d’individus infectés augmente de génération en génération au sein
de la population hôte. (ii) L'IC bidirectionnelle: Elle se produit lorsque le mâle et la femelle
sont infectés chacun par une Wolbachia différente. La mortalité embryonnaire se manifeste
alors dans les deux sens de croisements selon le niveau d’IC propre à chacune des 2
Wolbachia.
Les fonctions MOD et RESC : On peut décrire l’IC selon 2 fonctions (MODification
et REScue), à l’aide d’un modèle poison-antidote. Chez un mâle infecté, les Wolbachia, avant
leur expulsion des spermatozoïdes, modifient, via un poison, la structure des chromosomes du
gamète. Si un tel spermatozoïde féconde un ovocyte non-infecté on observe un blocage des
chromosomes paternels en plaque équatoriale, un retard dans la rupture de l’enveloppe du
pronucleus mâle et la perte des chromosomes paternels à la première mitose. Il en résulte un
avortement plus ou moins précoce de l’embryon. (Cas de l’IC unidirectionnelle) Par contre, si
l’ovocyte est infecté, les Wolbachia de l’ovocyte vont y produire un antidote. Deux cas sont
alors possibles: (i) les Wolbachia infectant l’ovocyte sont identiques à celles infectant le mâle.
L’antidote reconnaît la modification due au poison et la corrige. Les chromosomes paternels
redeviennent fonctionnels, l’embryon est sauvé (rescued). (ii) les Wolbachia infectant
l’ovocyte sont différentes de celles infectant le mâle. La modification n’est pas reconnue par
l’antidote (i.e. qu’il existe une variation qualitative de la fonction MOD). Les chromosomes
paternels restent non fonctionnels, l’embryon avorte (cas de l’IC bidirectionnelle).
Absence d’expression de MOD et de RESC : Certains variants de Wolbachia peuvent
chez leur hôte naturel ne pas exprimer la fonction MOD. Deux hypothèses peuvent expliquer
ceci : (i) le variant a perdu sa capacité à exprimer la fonction MOD, (ii) l’hôte réprime
l’expression de cette dernière. Cette absence de l’expression de MOD s’accompagne souvent
d’une perte de l’expression de RESC. Le but du stage est d’étudier certains de ces variants
[MOD- ; RESC-] connus chez 3 espèces de Drosophiles appartenant au complexe Yakuba
afin de déterminer s’ils ont réellement perdu ces deux fonctions ou si cette non-expression est
liée à une interaction avec leur hôte.
Matériel biologique étudié et approche expérimentale : Le travail se fera à l’aide de
l’espèce receveuse Drosophila simulans. Expérimentalement le travail consistera en la
réalisation de croisements entre souches hôtes infectées par différents variants bactériens, de
PCR pour déterminer la présence de l’infection et le cas échéant d’injection de cytoplasme
d’ovocyte afin d’obtenir des trans-infections bactériennes interspécifiques.