Compétition & facilitation entre parasites : moteurs de l’évolution de la virulence ? – EVOLVIR

Nous avons mené des expériences en laboratoire avec deux espèces différentes d'acariens, Tetranychus urticae et T. evansi, et un virus végétal, le virus de la tache bronzée de la tomate, sur des mini-plants de tomates.

Notre première série d'expériences a permis d'évaluer l'impact du TSWV sur les caractéristiques du cycle de vie des tétranyques (nombre de descendants adultes, sex ratio). Pour ce faire, nous avons comparé ces caractéristiques sur des plantes infectées par le TSWV et sur des plantes sana virus. Nous avons également étudié l'influence des tétranyques sur la charge virale du TSWV, ainsi que l'impact de l'ordre d'exposition à T. evansi et au TSWV sur la facilitation. Une autre expérience visait à déterminer si T. evansi était davantage attiré par les plantes infectées par le TSWV.

Nous avons ensuite fait évoluer Tetranychus evansi dans le cadre d'infections isolées ou de co-infections avec le TSWV, qui favorise T. evansi en rendant l'hôte plus facile à exploiter, ou en situation de concurrence avec T. urticae, pendant 33 générations sur des plants de tomates entiers. À chaque génération, nous avons transféré 255 T. evansi sur de nouvelles plantes. Dans le cas de la co-infection avec le TSWV, les T. evansi ont été transférés à chaque génération sur des plantes infectées par le TSWV naïf. Dans le cas de la co-infection avec T. urticae, les T. evansi ont été transférés sur des plantes avec 145 des femelles adultes naïves de T. urticae à chaque génération. Dans tous les traitements, on a laissé les femelles pondre leurs œufs et la progéniture se développer ; au bout de deux semaines, nous avons placé un autre plant de tomate à côté du premier. On a laissé les T. evansi se déplacer sur ce deuxième plant pendant une semaine, puis 255 T. evansi adultes ont été prélevés sur ce deuxième plant et transférés sur un nouveau plant.

Aprés l'évolution, nous avons évalué la virulence, la croissance et la transmission de toutes les lignées dans le cadre d'infections simples et de co-infections avec le TSWV et T. urticae. Nous avons également mesuré la taille des individus issues de l'évolution, la taille des œufs et la capacité de ces lignées à influencer la croissance du TSWV.

Nous avons établi que le virus a un impact positif sur les deux espèces d'acariens, augmentant le nombre de leurs descendants. En revanche, les acariens n'ont aucun effet sur la charge virale. Les acariens et les infections virales réduisent tous deux la hauteur des plantes, mais lorsqu'ils infectent la plante ensemble dans le cadre d'une co-infection, la hauteur de la plante est encore plus réduite.

Après avoir évolué dans le cadre d'une co-infection, il semble que les tétranyques qui ont évolué avec des concurrents présentent des niveaux de transmission plus élevés. Il semble également que les acariens qui ont évolué avec des acariens concurrents ou avec le virus puissent maintenir une certaine transmission à partir d'hôtes plus endommagés. Les tétranyques qui ont évolué dans le cadre d'infections uniques n'ont présenté aucune transmission lorsque les hôtes étaient vraiment malades. Ces résultats doivent encore être confirmés.

Actuellement, nous essayons de mieux comprendre les acariens et les virus qui circulent sur les plants de tomates dans les milieux agricoles. Certaines des espèces sur lesquelles je travaille ont été découvertes en parallèle en Australie et en Europe. Je suis actuellement en Australie et j'aimerais déterminer si les communautés sont similaires en Australie et en France.

J'aimerais établir des communautés plus complexes d'acariens et de virus sur plusieurs plantes en laboratoire afin de voir comment les interactions entre les espèces affectent les épidémies.

La théorie prédit que les co-infections parasitaires jouent un rôle majeur dans l’épidémiologie et l’évolution de la virulence des parasites. Au sein d’un hôte, il est prédit que la compétition entre parasites (pour l’accès aux ressources, ou par l’intermédiaire du système immunitaire) va sélectionner pour une augmentation de la virulence parasitaire. A` l’inverse, la facilitation entre parasites peut sélectionner pour des niveaux de virulence moindres. Ainsi, la co-infection peut avoir de vastes conséquences en sante´ publique, en agriculture et pour la compréhension des processus qui façonnent les communautés naturelles.

Ce projet base´ sur l'évolution expérimentale vise a` explorer les conséquences de l’interaction entre i) la sélection induite par la co-infection dans l'environnement intra- hôte et ii) les infections multiples dans une population entière d'hôtes (différentes souches ou espèces de parasites co-circulant), sur l'évolution de la virulence. Il est en effet important de considérer la relation entre différents traits parasitaires a` différentes échelles (pour un hôte et une population d’hôtes) car la sélection pour une plus grande virulence dans un environnement intra- hôte ne sera pas nécessairement la même a` l’échelle de la population de parasites si elle n’est pas favorable a` la transmission a` de nouveaux hôtes.

Les effets positifs et négatifs des coïnfections sur l’évolution de la virulence seront abordés en utilisant différentes espèces des parasites (les acariens Tetranychus urticae et T. evansi et le virus de la maladie bronzée de la tomate, TSWV) infectant la tomate (Solanum lycopersicum). Alors que T. evansi et T. urticae sont en compétition pour les ressources et interagissent via le système immunitaire de la plante, TSWV impacte positivement T. urticae via la suppression des défenses immunitaires des plantes et/ou la libération d’acides aminés.

L’objectif 1 est de savoir si la compétition (entre T. urticae et T. evansi) et la facilitation (entre T. urticae et TSWV) peuvent entrainer une évolution de la virulence intra-ho^te lorsque la coinfection parasitaire est imposée a` chaque génération. L'évolution expérimentale sera couplée a` des modèles mathématiques pour explorer l’impact de cette interaction sur l'évolution de la virulence.

L’objectif 2 consistera a` faire évoluer les parasites dans des populations d’hôtes semi-naturelles porteuses d’infections multiples (différents parasites circulant dans une population, pas nécessairement simultanément dans le me^me ho^te). Ainsi, les parasites pourront passer d’une génération en coïnfection, à une génération en mono-infection. La virulence parasitaire n’évoluera que s'il existe une fréquence enlevée d'hôtes co-infecte´s. Le suivi de populations de tomate sur le terrain présentant des infections multiples par ces parasites permettra de déterminer si la dynamique observée au laboratoire est comparable aux épidémies de terrain.

Ce projet innove par rapport aux études précédentes par son contenu et son approche. Les acariens sont des parasites uniques: leurs traits d'histoire de vie individuels peuvent être corrélés a` des mesures de virulence a` l’échelle des populations. L’approche théorique combinée aux expériences de laboratoire permettra d’explorer l’impact de différents types d’interactions sur l’évolution de la virulence dans les coinfections et d’aborder l’importance relative de l’environnement intra et inter-ho^te. Cette approche de l’évolution parasitaire à l’échelle de plantes individuelles, renforcée par l’approche épidémiologique et par le suivi de l’évolution dans des populations du terrain et de laboratoire, permettra de mieux comprendre les conséquences évolutives des coinfections.