Bases moléculaire et cellulaire de la diversité phénotypique de l'incompatibilté cytoplasmique chez les insectes – CIAWOL

Les Wolbachia sont des a-proteobacteries qui infectent tous les groupes majeurs d’arthropodes (jusqu’à 60% des arthropodes pourraient être infectés). Une telle prévalence suggère que Wolbachia est responsable de la plus grande pandémie dans le monde animal décrite à ce jour. Cette large distribution des Wolbachia est liée au succès de leur transmission verticale de la mère aux descendants qui est augmentée par des stratégies de manipulation de la reproduction de leurs hôtes. La stratégie la plus fréquemment utilisée par les Wolbachia pour se rependre dans les populations hôtes est l’induction d’Incompatibilité Cytoplasmique (IC) qui confère un avantage aux femelles infectées par rapport à celles qui ne le sont pas. L’IC se produit quand des males infectés par une Wolbachia donnée sont croisés avec des femelles non infectées ou infectées par une Wolbachia différente qui lui est incompatible : ces croisements résultent en la production d’embryons non viables. Cette capacité des Wolbachia à stériliser des femelles arthropodes trouve de nombreuses applications possibles en lutte antivectorielle ou contre les ravageurs. C’est donc particulièrement important de comprendre comment Wolbachia induit l’IC. A ce jour, rien n’est connu des bases moléculaires de l’IC induite par Wolbachia mis à part les indices fournis par les études cytologiques réalisées chez Drosophila et Nasonia. En effet, ces travaux ont révélé une condensation et une ségrégation anormale du pronucleus paternel lors de croisements incompatibles. Ainsi, l’hypothèse majeure quant au fonctionnement de l’IC est la présence d’un facteur de Wolbachia dans le sperme qui modifierait le déroulement normal de l’embryogenèse qui pourrait être rétabli par un ou plusieurs facteur(s) présents dans les femelles infectées par une Wolbachia compatible.
Tous les moustiques Culex pipiens sont infectés par des Wolbachia wPip qui forment un groupe monophylétique. Dans ce système, une complexité sans précédent de propriétés d’IC a été montrée. Cette complexité intrigante a majoritairement découragé les chercheurs d’étudier les mécanismes de l’IC en décryptant les interactions entre Culex et wPip. La raison majeure étant que jusqu’à récemment la grande variabilité d’IC étant en discordance avec la faible variation génétique au sein de wPip. Cependant, la mise en évidence récente, grâce à des marqueurs hypervariables (transposons, phages, etc.), d’une diversité auparavant indétectable a permis la définition de cinq groupes phylogénétiques (wPipI à wPipV) au sein de wPip. De plus, ces groupes sont très congruents avec les propriétés d’IC. Ces récentes avancées sur le modèle C. pipiens-wPip offre à notre consortium de nouvelles opportunités pour explorer les mécanismes de l’IC et se sa diversité. Dans ce projet, nous présentons cinq tâches qui décrivent des stratégies synergiques partageant un objectif commun: trouver le ou les mécanisme(s) responsables de l’IC induite par les Wolbachia chez les insectes. Nous avons construit le projet multidisciplinaire CIAWOL qui inclut des approches différentes allant de la biologie évolutive à la génomique fonctionnelle. Nous allons chercher des variations intrapopulationelles d’IC pour avoir accès à une échelle fine de son évolution. Les génomes de ces souches proches de Wolbachia seront séquencés pour détecter les changements génomiques qui pourraient être responsables de changement d’IC. Des stratégies synergiques pour comprendre les mécanismes de l’IC seront également conduite chez Culex et Drosophila : (1) l’analyse cytologique de l’embryogenèse précoce couplée à des expériences de transinfections entre espèces hôtes, (2) l’analyse par protéomique du sperme à la recherche de protéines sécrétées par Wolbachia impliquées dans l’IC et (3) l’analyse fonctionnelle des candidats par transgénèse chez Drosophila. Le projet CIAWOL contribuera à la compréhension et à la caractérisation du (des) mécanisme(s) d’IC depuis les populations jusqu’aux molécules.