Didier Bouchon présente la bactérie qui féminise - Futura
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Actualité>Fêtedelascience:DidierBouchonprésentelabactériequiféminise Futura-Sciences Le19/11/2009à13:29-Par GrégoireMacqueron,Futura-Sciences Fêtedelascience:DidierBouchonprésentelabactériequi féminise Entre la bactérie Wolbachia et le cloporte, c’est une véritable histoire d’amour, histoire réservée en quelque sorte aux femelles. En effet, la première aime tant les femelles qu’elle féminise les mâles. Didier Bouchon, directeur du laboratoire Ecologie Evolution Symbiose de l’Université de Poitiers, nous parle de l’intime relation entre cette bactérie et ce crustacé, le cloporte, qui illustre ce que l'on appellelaco-évolution. Testiculed'insecteinfectéparWolbachia.Enrougel'ADNdel'insecte,envertclair l'endosymbionte.©SethBordenstein,Michael-ClarkCCby-nc-sa Didier Bouchon est chercheur à l’Université de Poitiers et il étudie les processus co-évolutifs dans la dynamique et l’évolutiondela symbiose entre lesarthropodes et labactérie Wolbachia. Pour traquer et comprendre cette perverse sexuelle et son histoire insolite, il parcourt les labos et le monde, en Europe, au Panama, au Brésil, en Thaïlande… Il ramènedanssesvalisesdescollectionsdecloportesvivantsquisontensuiteélevés,contaminés,broyésetséquencés. PourFutura-Sciences,ildévoilelesdétailsintimesdececouplepourlemoinsétrange. Futura-Sciences : Vous travaillez sur les interactions entre un arthropode et une bactérie, Wolbachia. Quellessontlesparticularitésquirendentcesinteractionssiétonnantes? Didier Bouchon : Wolbachia est un endosymbionte, autrement dit une bactérie intracellulaire, c’est-à-dire qui vit à l’intérieur des cellules de sonhôte. Sa principale particularité est qu’elle manipule la détermination du sexe chez les crustacésterrestres,lescloportes.Ellesetransmetvialescellules-œufsdesmèresettransformelescellules-œufsqui Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/nature/infos/actu/d/zoologie-fete-sciencedidier-bouchon-presente-bacterie-feminise-21420/ Page1/5 Actualité>Fêtedelascience:DidierBouchonprésentelabactériequiféminise Futura-Sciences sontgénétiquementdesmâlesenindividusfemelles. FS:Quellesespècessontcontaminéesparcettebactérie? DidierBouchon:Wolbachiaaétédécouverteen1924parleschercheursWolbachetHertigàl’intérieurdecellulesde moustique. Depuis, cette bactérie a été identifiée chez 60% desespèces d’arthropodes et quelques espèces de nématodes. Photographieaumicroscopeàfluorescenced’unovairedecloporteinfectéparlabactérieWolbachia . Enrouge:Wolbachia,envert:cytoplasmedescellules,enbleunoyaudescellules.©JoanneBertaux (LEES) FS:Commentopère-t-ellepourtransformerlesmâlesenfemelles? DidierBouchon:Lemécanismeàl’originedecetteféminisationdesmâlesn’estpasencoreconnumaisonsaitque Wolbachiaempêchel’expressiondel’hormoneandrogène,l’hormonedesmâles.Sanscettehormone,lesorganismes adoptentalorslesexepardéfaut:femelle. PourWolbachia, les mâles sont des culs-de-sac. Lors de laspermiogenèse, les cellules spermatides perdent 90% de leurcytoplasmepourneconserverqueleurnoyauetleursystèmelocomoteur.Toutleresteestéjecté,ycomprisles bactériesendosymbiotiques.Ellesnepeuventdoncêtretransmisesauxgénérationsultérieures(transmissionverticale) parlavoiedesmâles. Lesovocytes, en revanche, conservent leur cytoplasme et donc leurs bactéries pour les transmettre, ainsi que les autresorganites,àleurprogéniture. FS:QuelavantagetireWolbachiadeceprocessus? DidierBouchon:DupointdevuedeWolbachia,lavoiedesmâlesestuneimpasseévolutive.Lesbactériesontdonc été sélectionnées naturellement pour faciliter leur transmission en féminisant les mâles. Elles ont donc favorisé le développement des femelles. Une femelle produit, statistiquement, 50% de mâles et 50% de femelles. Infectée par Wolbachia,elleproduit100%defemelles,cequiluidonneunavantagesélectifparrapportauxautresfemelles. FS:Maislesmâlessonttoutdemêmenécessairesàlareproduction,non? Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/nature/infos/actu/d/zoologie-fete-sciencedidier-bouchon-presente-bacterie-feminise-21420/ Page2/5 Actualité>Fêtedelascience:DidierBouchonprésentelabactériequiféminise Futura-Sciences DidierBouchon:Iln’existepasdepopulationoùlatransmissiondeWolbachia,donclaféminisation,atteint100%.La transmissionestenmoyennede80à90%,20%desœufséchappentdoncàlacontamination.Danslespopulations infectées, il y a 80-90% de femelles et 10-20% de mâles, mais ceux-ci fécondent beaucoup de femelles. C’est donc suffisantpourlareproductiondelapopulation. Lespopulationsinfectéesontunedynamiquetrèsdifférentedespopulationssanscettebactérie.Ellessontnotamment plus dispersives : les femelles cloportes possèdent une poche marsupiale fermée, le marsupium, qui renferme leurs œufsetd’oùnaissentunecentainedepetitscloportesdéjàconformés.Ellesdisposentenoutred’unespermathèque danslaquelleellesstockentetpuisentlespermedeleurpremièrecopulation.Ellespeuventainsicoloniserdenouveaux territoiresavecunegrandeefficacité. FS : Si Wolb achia est transmise d’une génération à l’autre et n’est jamais trouvée libre dans l’environnement,d’oùvient-elleetcommenta-t-elleinfectéseshôtespourlapremièrefois? DidierBouchon:Al’origineonsupposequel’ancêtredeWolbachiaétaitunebactériepathogènedesarthropodes.Ily a100à200millionsd’années,uneco-évolutionauraitprovoquéunediminutiondelavirulencedelabactérieauprofit d’uneplusgrandetransmissibilité.Ceprocessusévolutif,quisetraduitparlepassaged’unetransmissionhorizontale (d’individu à individu) vers une transmission verticale (entre générations), est bien connu. Il est probable que les cloportesaientétéinfectésparlesinsectes. Expérimentalement,ilaétéprouvéqu’unetransmissionhorizontaleétaitpossibleparcontactsanguin.Lorsquedeux cloportes blessés sont en contact, ce qui n’est pas impossible vu qu’ils vivent souvent en contact serré sous des pierres,parexemple,lecloporteporteurdeWolbachiapeutinfecterlesecond.Al’échelleévolutive,detelsévénements sontsuffisantspourétendrelarépartitiondeWolbachia. La répartition actuelle de la bactérie est essentiellement due aux transferts verticaux auxquels s’ajoutent quelques transfertshorizontaux. DidierBouchon.©Lui-même «DupointdevuedeWolbachia,lavoiedesmâlesestuneimpasseévolutive» FS:Concrètement,commentcesétudessont-ellesréalisées? Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/nature/infos/actu/d/zoologie-fete-sciencedidier-bouchon-presente-bacterie-feminise-21420/ Page3/5 Actualité>Fêtedelascience:DidierBouchonprésentelabactériequiféminise Futura-Sciences Didier Bouchon : D’autres laboratoires, une centaine environ, travaillent sur cette bactérie chez les insectes. Mais nos études sont uniques car nous travaillons sur le cloporte, un crustacé, et que chez celui-ci,Wolbachia entraîne la féminisation des mâles. Nous nous réunissons tous les deux ans lors d’une conférence mondiale,Wolbachia Conference,pourprésenteretcomparernostravauxrespectifs.C’estimportantpourvérifier,confronterlesmodèleset s’assurer que les découvertes et avancées ne concernent pas qu’une seule population mais sont généralisables à l’ensembledusystèmeWolbachia-hôte. Cestravauxnousamènentaussiàparcourirlemondeetenparticulierlestropiquespourétudierlecasdesvecteursde maladiestropicales,commelesmoustiques,etprévoircequ’ilpourraitsepassersuiteauréchauffementclimatique.En effet, les vecteurs se déplacent déjà et certains s’établissent en région méditerranéenne où ils étaient jusque-là absents.Nousallonsdoncobserversurleterrainlesinteractionsbactérie-hôteetnousprélevonsdesindividuspourles étudierensuiteenlaboratoire. FS:Vousdevezdoncdisposerd’élevagesdecloportes,puisquelabactérienepeutvivrequedansles cellulesdesonhôte.Commentcesélevagesseprésentent-ils? Didier Bouchon : Il y a environ 4.000 espèces de cloportes décrites, réparties depuis le cercle polaire jusqu’à l’Equateur.EnEurope,ilya500à1.000espècesdécrites. Enlaboratoire,nousélevonsplusd’unecentained’espèces,soit250.000individus.C’estassezsimpleàréaliser,ilsuffit deboîtesavecduterreau,del’humiditéetdesélémentsvégétauxpourlesnourrir.Laseulecontrainteestlenombre debrasquecetélevagerequiert.Commedanslesélevagesdedrosophiles,nousréalisonsdesélevagescontrôléspour disposerdelignéesdontnousconnaissonsparfaitementlescaractéristiquesetlepédigreesur30ans. Parailleurs,nousavonsuneéthique:toutcequirentreestvivant,toutcequisortestmort.Celapermetd’évitertoute contamination du milieu par des espècesexotiques et infectées, donc très prolifiques. Comme la bactérieWolbachia disparaît au-delà de 30°C, il suffit de passer les échantillons à l’étuve pour les stériliser et donc, non, il n’y a aucun risquequelesêtreshumainssoientinfectés. FS : Pourquoi étudiez-vous cette relation écologique, certes surprenante, mais qui semble bien loin despréoccupationsdenosconcitoyens? DidierBouchon:Lecadregénérald’étudedulaboratoireestlasymbioseetleséchangesentredesbactériesetdes organismeseucaryotesd’unepart,l’étudedescrustacéesd’autrepart.OrlabactérieWolbachiaestunendosymbionte trèsfréquentchezlesarthropodes,dontfontpartielescrustacés. Quantàlaquestion«Aquoiçasert?»,ehbien,Wolbachiapourraitêtreutiliséecommemoyendeluttebiologique.Si l’on contrôle cette bactérie, il est possible de manipuler les populations de ravageurs, que ceux-ci s’attaquent aux culturesousoientdesvecteursdemaladieshumainescommelamalariaouladengue. Par exemple, une féminisation des mâles à 100% ferait s’écrouler des populations de ravageurs. Chez l’insecte, la bactérie crée des incompatibilités qui aboutissent à l’avortement. Avec un taux de 100%, les populations touchées s’écrouleraient à leur tour. Il y a ainsi un grand programme financé en partie par la FondationBill Gates pour lutter contrelamalariaetladengue. FS : N’y a-t-il pas un risque à éliminer une espèce, même nuisible, qui a tout de même un rôle écologique? Didier Bouchon : Toutes les populations d’une même espèce ne sont pas des vecteurs de maladie. L’idée est d’éliminerouderéduirelespopulationsdeszonesàrisques,maispasl’espèceentière,cequipourraiteffectivement perturberlesécosystèmes. FS:VousparlezdecontrôlerWolbachia,commentenvisagez-vousdelefaire? DidierBouchon:AgirsurWolbachia,làestleproblème!Labactérienepeutvivrequedanslescellulesdesonhôte, elle n’est donc pas cultivable, ce qui empêche bon nombre d’expérimentations. Par transformationgénétique, peut- Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/nature/infos/actu/d/zoologie-fete-sciencedidier-bouchon-presente-bacterie-feminise-21420/ Page4/5 Actualité>Fêtedelascience:DidierBouchonprésentelabactériequiféminise Futura-Sciences être,maisonnesaitpasencorelefaire. Pour la transmission de la bactérie modifiée, en revanche, il n’y a pas de problème. Il suffit de préparer un broyat à partird’individusinfectésetréaliserensuiteuneinfectionartificielledespopulationsciblées. Pourallerplusloin: BouchonD.,CordauxR.,GrèveP.(2008) FeminizingWolbachiaandtheevolutionofsexdeterminationinisopods . InInsectSymbiosis,volume3,K.Bourtzis,T.Millereds,CRCPress,BocaRaton Source:http://www.futura-sciences.com/magazines/nature/infos/actu/d/zoologie-fete-sciencedidier-bouchon-presente-bacterie-feminise-21420/ Page5/5
