Compétition microbienne dans les interactions mutualistes chez les tiques – MICROM

La vie microbienne a une influence majeure sur l’évolution des macro-organismes: elle est essentielle à leur développement, leur immunité et leur nutrition. Ces interactions mutualistes ont facilité l'adaptation de grandes lignées d'eucaryotes à des milieux inhospitaliers, modifiant écosystèmes et biodiversité. C'est le cas des arthropodes où des bactéries héritables maternellement sont indispensables à l’évolution de régimes alimentaires spécialisés. Des lignages majeurs d’intérêt économique, médical ou vétérinaire comme les pucerons ou les tiques n’existeraient pas sans ces associations symbiotiques. Ces interactions co-évoluées, traditionnellement considérées comme coopérativement stables, sont pourtant plus dynamiques que supposées avec de fréquents remplacements de symbiontes. Le projet MICROM examine cette dynamique inattendue, plus particulièrement chez les tiques: il s’agit de déterminer les facteurs qui influencent l’évolution d’un mutualisme tique-symbionte peu connu.

Dans le projet MICROM, nous explorerons comment les relations mutualistes émergent, se maintiennent et s’éteignent avec les tiques comme modèles biologiques. Les tiques se nourrissent exclusivement de sang bien que ce soit un régime nutritionnellement déséquilibré: pour éviter les carences nutritionnelles, toutes les tiques hébergent des symbiotes produisant des vitamines B. Cette complémentation en vitamines B par des symbiotes est essentielle pour leur croissance, leur reproduction et leur survie, mais l'origine de ces symbiotes varie considérablement entre les taxons de tiques. Des reconstructions phylogénétiques récentes ont mis en évidence le remplacement des symbiotes durant la radiation des tiques, avec des invasions récentes, et probablement encore en cours, par des symbiotes exogènes et des extinctions subséquentes de symbiotes ancestraux.

Dans ce contexte, nous proposons ici de tester l'hypothèse que les hôtes et les symbiotes peuvent entrer dans une spirale évolutive qui conduit à l'évolution d’une dépendance au-delà des avantages originaux de la symbiose et à une codépendance irréversible. Nous conjecturons notamment que la compétition entre symbiotes avec des capacités métaboliques similaires constitue une force centrale dans la dynamique des interactions symbiotiques mutualistes. Nous examinerons ces mécanismes par une approche comparative entre des tiques (et des cellules de tiques) infectées naturellement par leurs symbiotes co-évolués ou co-infectées artificiellement par des symbiotes exogènes. La caractérisation des phénotypes et des compétitions entre symbiotes, couplée à des études de génomique et de transcriptomique, révéleront les mécanismes pouvant déstabiliser les interactions mutualistes coévoluées. En particulier, nous étudierons une série de points sur (1) la convergence évolutive des symbiotes mutualistes aux niveaux phénotypique et génomique; (2) les processus évolutifs conduisant à l'émergence de nouvelles symbioses mutualistes par l'extinction de symbiotes ancestraux; (3) comment la dégradation du contenu génomique des symbiotes ancestraux favorise les symbiotes exogènes non-coévolués. Au-delà de son importance fondamentale en écologie évolutive, la compréhension des mécanismes permettant aux tiques de s'adapter à l’hématophagie est une connaissance essentielle sur ces importants vecteurs de maladies et, éventuellement, pourra permettre de développer de nouvelles stratégies de contrôle.