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Natacha Kremer
Chargé de recherche - CNRS
courriel :
tél : +33(0)4 72 44 81 01
UMR CNRS 5558 - LBBE
Biométrie et Biologie Evolutive
UCB Lyon 1 - Bât Gregor Mendel
43 Bd du 11 novembre 1918
69622 VILLEURBANNE cedex
Bâtiment : Mendel 1er étage Bureau : 122

Centres d’intérêt

Le but de ma recherche est d’apporter une perspective évolutive à l’étude de la symbiose, à travers la compréhension des interactions moléculaires entre les partenaires.

Les associations symbiotiques entre eucaryotes et micro-organismes sont fréquemment observées dans la nature, et s’étendent le long d’un continuum entre parasitisme et mutualisme. Par ailleurs, les interactions entre partenaires évoluent en réponse à différentes pressions de sélection, ce qui rend ces associations dynamiques le long du continuum.

Je suis particulièrement intéressée par l’évolution des associations symbiotiques, et en particulier par l’évolution de la tolérance. En d’autres termes, j’aimerais mieux comprendre :
- quelles stratégies adoptent les symbiotes (parasites ou mutualistes) pour se maintenir au sein de leur hôte et éviter le système immunitaire de l’hôte ;
- Quels mécanismes sont développés par l’hôte pour limiter l’effet potentiellement néfaste de la présence d’un ‘résident permanent’ ;
- et quelles sont les conséquences évolutives de ces perturbations sur l’hôte (ex : fonctions immunitaires et développementales), le symbiote (ex : virulence, transmission), et l’association symbiotique (ex : stabilité, transition le long du continuum).

Projet actuel : Evolution rapide des interactions symbiotiques en réponse au stress

Financement ANR 2017-2020 / Projet RESIST

Je cherche à comprendre comment les associations symbiotiques répondent à des stress biotiques / abiotiques, et leur capacité à s’adapter à un nouvel environnement. J’étudie une symbiose à transmission verticale (drosophile + bactéries intracellulaires Wolbachia), chez qui la densité bactérienne joue un rôle majeur dans l’expression du phénotype étendu (virulence, protection virale). Il a été récemment décrit que la population bactérienne est génétiquement hétérogène, ce qui pourrait induire des conflits entre partenaires. Dans ce projet, j’étudie donc : 1) comment un stress affecte la physiologie des deux partenaires et écarte la densité de son optimum, 2) quelle est l’influence respective des processus évolutifs (plasticité, sélection intra- et inter-hôte) dans le retour -ou non- à l’optimum, 3) quels sont les mécanismes physiologiques impliqués dans la régulation bactérienne (immunité hôte, compétition).

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Recherches antérieures

  • Post-doc - Etablissement et maintien de la symbiose sépiole/vibrio :

2010-2014
Université de Madison-Wisconsin, USA
Supervision : Margaret McFall-Ngai

Au cours de mon post-doc, j’ai travaillé sur l’association mutualiste entre la sépiole Euprymna scolopes et la bactérie bioluminescente Vibrio fischeri, acquise à chaque génération de l’eau environnante. V. fischeri représente moins de 0.1% du bactérioplancton, mais de manière surprenante, elle est la seule bactérie capable de coloniser efficacement l’organe lumineux de la sépiole. Comme l’initiation de la symbiose peut être reproduite facilement en laboratoire, cette association constitue un modèle d’étude particulièrement intéressant pour étudier, en temps réel, la communication initiale entre les deux partenaires de l’association symbiotique. En utilisant des approches de transcriptomique comparative et des approches fonctionnelles, j’ai caractérisé le premier dialogue moléculaire entre les deux partenaires, juste après leur premier contact.
Une autre question intéressante est de comprendre comment cette association symbiotique se maintient, puisque l’on observe un phénomène journalier d’expulsion puis de recolonisation des bactéries dans l’organe lumineux. Ce rythme journalier est associé à un changement coordonné de l’expression des gènes à la fois chez l’hôte et chez la bactérie, et il a été montré que la population symbiotique est maintenue dans des conditions hypoxiques. Mon second projet a donc consisté à comprendre comment l’environnement oxydatif contrôle, et est contrôlé, par la symbiose.

  • Thèse - Evolution de la dépendance dans les symbioses à Wolbachia :

2005-2009
Université Lyon 1, Lyon, France
Supervision : Fabrice Vavre

Au cours de ma thèse, j’ai travaillé sur la bactérie intracellulaire Wolbachia, qui induit des effets phénotypiques très divers sur ses hôtes, allant du parasitisme facultatif de la reproduction chez les arthropodes au mutualisme obligatoire chez les nématodes.
L’hymenoptère Asobara tabida est une des rares espèces où Wolbachia est nécessaire pour l’ovogenèse de son hôte arthropode. Elle constitue ainsi un modèle d’étude particulièrement pertinent pour rechercher les mécanismes sous-tendant cette transition évolutive récente.
J’ai tout d’abord étudié la variabilité de la dépendance à Wolbachia au sein du genre Asobara. En utilisant diverses approches de transcriptomique, j’ai ensuite caractérisé les mécanismes moléculaires impliqués dans la dépendance entre A. tabida et Wolbachia, et j’ai mis en évidence des processus associés au stress oxydatif, à la mort cellulaire programmée, et au développement. Enfin, j’ai examiné dans quelle mesure Wolbachia impacte la physiologie de sons hôte, en étudiant le métabolisme du fer dans diverses associations symbiotiques.
Ces études ont mis en évidence que la dépendance n’est pas toujours associée à l’apport de nouvelles fonctions. Elle pourrait plutôt refléter des mécanismes compensatoires chez l’hôte, en réponse à des perturbations physiologiques induites par la présence du symbiote. Plus généralement, ces résultats nous invitent à considérer les effets et les conséquences de la présence de symbiotes au-delà des mécanismes qui permettent leur persistance au sein des populations.

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