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UMR CNRS 5558 - LBBE "Biométrie et Biologie Évolutive" UCB Lyon 1 - Bât. Grégor Mendel 43 bd du 11 novembre 1918 69622 VILLEURBANNE cedex
Les insectes constituent un modèle particulièrement propice à l’étude des interactions entre les bactéries et les eucaryotes. Ils hébergent en effet très fréquemment des bactéries intracellulaires à transmission verticale avec lesquelles ils entretiennent tous les types d’interactions sur le continuum parsitisme-mutualisme. L’expansion et le maintien de ces bactéries dans les populations d’insectes passent par deux stratégies principales :
- le mutualisme : les symbiotes apportent un avantage à leur hôte et participent directement à son adaptation à l’environnement,
- le parasitisme de la reproduction : les symbiotes manipulent la reproduction de leur hôte à leur propre avantage, et souvent aux détriments des mâles (du fait de leur transmission maternelle, les mâles sont des culs de sac évolutifs pour les bactéries). Ces manipulations sont diverses et incluent la féminisation des mâles génétiques, l’induction de reproduction asexuée, la mortalité spécifique des mâles infectés, ou encore des incompatibilités cytoplasmiques induisant la stérilité des croisements entre individus de statuts d’infection différents.
La diversité phylogénétique et phénotypique de ces bactéries, au sein d’hôtes relativement homogènes permet l’analyse de tous les processus évolutifs en jeu dans ces interactions durables, et en particulier des mécanismes qui gouvernent l’évolution vers des stratégies mutualistes ou parasitaires. Ces interactions sont également des systèmes modèles pour l’étude de l’évolution bactérienne dans les domaines de l’évolution des génomes bactériens et des interactions entre bactéries au niveau intra, mais également inter-spécifique.
Je m’intéresse depuis une dizaine d’années aux interactions entre les insectes et leurs bactéries symbiotiques. Mes recherches, nitialement centrées sur les bactéries du genre Wolbachia infectant les parasitoïdes de drosophiles, s’étendent aujourd’hui à d’autres hôtes et d’autres espèces bactériennes grâce au développement de nouveaux modèles. Les projets que je développe cherchent à intégrer plusieurs niveaux d’étude qui vont des mécanismes moléculaires de ces interactions jusqu’à leurs dynamiques et conséquences populationnelles et évolutives.
- Projets actuels
- +Dynamique des infections dans les communautés d’insectes -Dynamique des infections dans les communautés d’insectes
Les travaux réalisés sur la communauté des drosophiles et de leurs parasitoïdes ont permis de mettre en évidence que les relations parasitaires chez les insectes facilitent les transferts horizontaux de Wolbachia. Ces transferts, fréquents à l’échelle évolutive, permettent à la bactérie de coloniser de nouveaux hôtes. Par contre, ces changements nécessitent une adaptation très rapide de la bactérie à un nouvel environnement hôte. Ce changement brutal des conditions de sélection pourrait être à l’origine de la structure très particulière du génome de Wolbachia. En effet, contrairement aux autres symbiotes intracellulaires, Wolbachia présente un génome fortement plastique et très riche en éléments répétés dont des séquences d’insertion et un phage. Il est possible que ces éléments soient régulièrement sélectionnés au moment des transferts en facilitant cette adaptation rapide. Afin de tester cette hypothèse, un programme est en cours qui vise à analyser les mécanismes d’évolution des génomes de Wolbachia en considérant à la fois l’évolution des séquences (substitutions…) mais également la plasticité des génomes de Wolbachia lors de ces transferts.
- +Diversité et origine des phénotypes induits -Diversité et origine des phénotypes induits
L’analyse de la diversité des phénotypes a permis de mettre en évidence toute une série d’effets des Wolbachia, et l’analyse de cette diversité a permis des développements importants dans la compréhension de la dynamique évolutive de ces associations. Des effets tout à fait inattendus ont été découvert, comme l’implication obligatoire de Wolbachia dans l’ovogenèse du parasitoïde Asobara tabida qui ouvre des perspectives intéressantes dans l’étude de l’évolution rapide de la dépendance dans les interactions durables. Nous cherchons aujourd’hui à poursuivre cette analyse systématique des effets des symbiotes, en particulier chez l’aleurode Bemisia tabaci qui présente une diversité symbiotique extraordinaire dont la dynamique ne peut être comprise qu’à la lumière des effets induits par les différents partenaires du système.
Ces analyses cherchent également à étudier la part relative du génome du symbiote et du génome de l’hôte dans l’expression des effets. Nous nous intéressons en particulier à toutes les manipulations de la reproduction induites par ces symbiotes, mais également aux effets des bactéries sur les traits d’histoire de vie des individus.
- +Infections multiples, régulation et évolution des peuplements symbiotiques -Infections multiples, régulation et évolution des peuplements symbiotiques
Les insectes hébergent très fréquemment de multiples symbiotes, soit au niveau de la population, soit au niveau de l’individu. Ces infections multiples ont été bien étudiées pour les symbiotes à transmission horizontale, mais beaucoup moins pour des symbiotes à transmission verticale. Pourtant, la compréhension de la dynamique des infections symbiotiques requiert une analyse fine des processus qui régissent la compétition entre différents cytotypes au sein des populations, mais également des interactions entre hôtes et symbiotes, et entre symbiotes au sein des mêmes individus.
Les approches utilisées pour étudier ces questions sont à la fois de terrain (suivis spatio-temporels de l’infection symbiotique), expérimentales (étude de la régulation des peuplements bactériens en fonction du cytotype des individus), et théoriques (analyse de la dynamique d’invasion des infections multiples et des pressions sélectives qui agissent sur les différents partenaires).
- +Evolution de la dépendance dans les symbioses bactéries -insectes -Evolution de la dépendance dans les symbioses bactéries -insectes
Lors d’une recherche systématique des effets de Wolbachia chez différentes espèces, nous avons pu constater que le parasitoïde de drosophile Asobara tabida dépendait totalement de Wolbachia pour accomplir son ovogenèse. Cette association est tout à fait particulière car elle est une des seules où Wolbachia est devenue nécessaire à son hôte, et elle met également en évidence un processus d’évolution des relations symbiotiques particulier où l’association devient obligatoire pour l’insecte sans que la bactérie n’apporte de nouvelle fonction à son hôte.
Cette évolution récente de la dépendance permet d’étudier les mécanismes moléculaires à son origine. Des premiers travaux ont montré qu’en absence de Wolbachia, le programme apoptotique (mort programmée des cellules) est déclenché lors de l’ovogenèse, inhibant ainsi la production d’ovocytes. Nous cherchons aujourd’hui à déterminer quels gènes sont modulés par la présence de la bactérie (approche transcriptomique), et d’étendre l’impact de Wolbachia sur l’apoptose de ses hôtes à d’autres interactions Wolbachia-insecte. En effet, la manipulation du programme apoptotique pourrait être un moyen utilisé par la bactérie pour échapper au système immunitaire de son hôte, qui aurait conduit à l’évolution de la dépendance de l’hôte.
+Publications -Publications
article :
Cattel J, Nikolouli K, Andrieux T, Martinez J, Jiggins F, Charlat S, Vavre F, Lejon D, Gibert P, Mouton L (2018)
Back and forth Wolbachia transfers reveal efficient strains to control spotted wing drosophila populations, Journal of Applied Ecology, vol. 55 pp.2408-2418.
Duron O, Morel O, Noël V, Buysse M, Binetruy F, Lancelot R, Loire E, Ménard C, Bouchez O, Vavre F, Vial L (2018)
Tick-Bacteria Mutualism Depends on B Vitamin Synthesis Pathways, Current biology, vol. 28 pp.1896-1902.
Gnankiné O, Hema O, Namountougou M, Mouton L, Vavre F (2018)
Impact of pest management practices on the frequency of insecticide resistance alleles in Bemisia tabaci (Hemiptera: Aleyrodidae) populations in three countries of West Africa, Crop Protection, vol. 104 pp.86-91.
Romba R, Gnankine O, Drabo S F, Tiendrebeogo F, Henri H, Mouton L, Vavre F (2018)
Abundance of Bemisia tabaci Gennadius (Hemiptera: Aleyrodidae) and its parasitoids on vegetables and cassava plants in Burkina Faso (West Africa), Ecology and evolution, vol. 8 pp.6091-6103.
Thomas F, Vavre F, Tissot T, Vittecoq M, Giraudeau M, Bernex F, Misse D, Renaud F, Raven N, Beckmann C, Hamede R, Biro PA, Ujvari B (2018)
Cancer Is Not (Only) a Senescence Problem, Trends in Cancer, vol. 4 pp.169-172.
Duron O, Binetruy F, Noel V, Cremaschi J, McCoy KD, Arnathau C, Plantard O, Goolsby J, Perez de Leon AA, Heylen DJA, Van Oosten AR, Gottlieb Y, Baneth G, Guglielmone AA, Estrada-Pena A, Opara MN, Zenner L, Vavre F, Chevillon C (2017)
Evolutionary changes in symbiont community structure in ticks, Molecular ecology, vol. 26 pp.2905-2921.
Monnin D, Kremer N, Desouhant E, Vavre F (2017)
Impact of Wolbachia on oxidative stress sensitivity in the parasitic wasp Asobara japonica, PLoS One, vol. 12 pp.e0175974-e0175974.
Lopez-Maestre H, Brinza L, Marchet C, Kielbassa J, Bastien S, Boutigny M, Monnin D, El Filali A, Carareto CM, Vieira C, Picard F, Kremer N, Vavre F, Sagot MF, Lacroix V (2016)
SNP calling from RNA-seq data without a reference genome: identification quantification differential analysis and impact on the protein sequence, Nucleic Acids Research, vol. 44 pp.e148-e148.
Monnin D, Kremer N, Berny C, Henri H, Dumet A, Voituron Y, Desouhant E, Vavre F (2016)
Influence of oxidative homeostasis on bacterial density and cost of infection in Drosophila-Wolbachia symbioses, Journal of evolutionary biology, vol. 29 pp.1211-1222.
Dumas P, Legeai F, Lemaitre C, Scaon E, Orsucci M, Labadie K, Gimenez S, Clamens A L, Henri H, Vavre F, Aury J M, Fournier P, Kergoat G J, d`Alencon E (2015)
Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) host-plant variants: two host strains or two distinct species?, Genetica, vol. 143 pp.305-16.
Duron O, Noel V, McCoy K D, Bonazzi M, Sidi-Boumedine K, Morel O, Vavre F, Zenner L, Jourdain E, Durand P, Arnathau C, Renaud F, Trape J F, Biguezoton A S, Cremaschi J, Dietrich M, Leger E, Appelgren A, Dupraz M, Gomez-Diaz E, Diatta G, Dayo G K, Adakal H, Zoungrana S, Vial L, Chevillon C (2015)
The Recent Evolution of a Maternally-Inherited Endosymbiont of Ticks Led to the Emergence of the Q Fever Pathogen Coxiella burnetii, PLoS Pathogens, vol. 11 pp.e1004892-e1004892.
Hellard E, Fouchet D, Vavre F, Pontier D (2015)
Parasite-Parasite Interactions in the Wild: How To Detect Them?, Trends in parasitology, vol. 31 pp.640-652.
Mouton L, Gnankine O, Henri H, Terraz G, Ketoh G, Martin T, Fleury F, Vavre F (2015)
Detection of genetically isolated entities within the Mediterranean species of Bemisia tabaci : new insights into the systematics of this worldwide pest, Pest management science, vol. 71 pp.452-8.
Rao Q, Rollat-Farnier PA, Zhu D T, Santos-Garcia D, Silva FJ, Moya A, Latorre A, Klein CC, Vavre F, Sagot MF, Liu SS, Mouton L, Wang XW (2015)
Genome reduction and potential metabolic complementation of the dual endosymbionts in the whitefly Bemisia tabaci, BMC Genomics, vol. 16 pp.226-226.
Rollat-Farnier P A, Santos-Garcia D, Rao Q, Sagot MF, Silva F J, Henri H, Zchori-Fein E, Latorre A, Moya A, Barbe V, Liu S S, Wang X W, Vavre F, Mouton L (2015)
Two Host Clades Two Bacterial Arsenals: Evolution through Gene Losses in Facultative Endosymbionts, Genome Biology and Evolution, vol. 7 pp.839-55.
Badawi M, Giraud I, Vavre F, Greve P, Cordaux R (2014)
Signs of Neutralization in a Redundant Gene Involved in Homologous Recombination in Wolbachia Endosymbionts, Genome Biology and Evolution, vol. 6 pp.2654-2664.
Boivin T, Henri H, Vavre F, Gidoin C, Veber P, Candau J N, Magnoux E, Roques A, Auger-Rozenberg M A (2014)
Epidemiology of asexuality induced by the endosymbiotic Wolbachia across phytophagous wasp species: host plant specialization matters, Molecular ecology, vol. 23 pp.2362-75.
Ma W J, Vavre F, Beukeboom L W (2014)
Manipulation of arthropod sex determination by endosymbionts: diversity and molecular mechanisms, Sexual development, vol. 8 pp.59-73.
Santos-Garcia D, Rollat-Farnier PA, Beitia F, Zchori-Fein E, Vavre F, Mouton L, Moya A, Latorre A, Silva FJ (2014)
The genome of Cardinium cBtQ1 provides insights into genome reduction symbiont motility and its settlement in Bemisia tabaci, Genome Biology and Evolution, vol. 6 pp.1013-30.
Vavre F, Kremer N (2014)
Microbial impacts on insect evolutionary diversification: from patterns to mechanisms, Current Opinion in Insect Science, vol. 4 pp.29-34.
Gnankiné O, Mouton L, Henri H, Terraz G, Houndeté T, Martin T, Vavre F, Fleury F (2013)
Distribution of Bemisia tabaci (Homoptera: Aleyrodidae) biotypes and their associated symbiotic bacteria on host plants in West Africa, Insect Conservation and Diversity, vol. 6 pp.411-421.
Gnankiné O, Mouton L, Savadogo A, Martin T, Sanon A, Dabire RK, Vavre F, Fleury F (2013)
Biotype status and resistance to neonicotinoids and carbosulfan in Bemisia tabaci (Hemiptera: Aleyrodidae) in Burkina Faso West Africa, International Journal of Pest Management, vol. 59 pp.95-102.
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Gavotte L, Henri H, Stouthamer R , Charif D, Charlat S , Boulétreau M, Vavre F (2007)
A Survey of the Bacteriophage WO in the Endosymbiotic Bacteria Wolbachia, Molecular Biology and Evolution, vol. 24 pp.427-435.
Mouton L, Henri H, Charif D, Boulétreau M, Vavre F (2007)
Interaction between host genotype and environmental conditions affects bacterial density in Wolbachia symbiosis, Biology Letters, vol. 3 pp.210-213.
Pannebakker BA, Loppin B, Elemans CP, Humblot L, Vavre F (2007)
Parasitic inhibition of cell death facilitates symbiosis, Proceedings of The National Academy of Sciences of The United States of America, vol. 104 pp.213-215.
Vautrin E, Charles S, Genieys S, Vavre F (2007)
Evolution and invasion dynamics of multiple infections with Wolbachia investigated using matrix based models., Journal of Theoretical Biology, vol. 245 pp.197-209.
Zchori-Fein E, Gottlieb Y, Czosnek H, Chiel E, Vavre F, Fleury F, Inbar M, Ghanim M (2007)
Tomato yellow leaf curl virus transmission efficacy is determined by symbiotic bacteria in the vector the sweet potato whitefly Bemisia tabaci, Entomological Research, vol. 37(1) pp.A42-A43.
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Wolbachia requirement for oogenesis: occurrence within the genus Asobara (Hymenoptera Braconidae) and evidence for intraspecific variation in A. tabida, Heredity, vol. pp.267-282.
Mavingui P, Tran Van V, Labeyrie E, Rancès E, Vavre F, Simonet P (2005)
Efficient procedure for purification of the obligate intracellular Wolbachia pipientis and representative amplification of its genome by multiple displacement amplification, Applied and Environmental Microbiology, vol. 71 pp.6910-6917.
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Phylogenetic status of a fecundity-enhancing Wolbachia that does not induce thelytoky in Trichogramma, Insect Molecular Biology, vol. 8 pp.67-72.
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HDR - Evolution des interactions symbiotiques chez les insectes : A quel niveau de sélection se vouer ? .
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Les Wolbachia bactéries endosymbiotiques parasites de la reproduction des Arthropodes : Circulation diversité et évolution des effets dans un complexe parasitaire .