Contrôles immunitaire et métabolique dans les symbioses intracellulaires d'insectes – IMetSym

Dans ce projet, nous développons une approche pluridisciplinaire destinée à comprendre les liens entre les réactions immunitaires humorales, la fonction immunitaire des hémocytes et des bactériocytes et le métabolisme, afin de déchiffrer le rôle de ces différents acteurs dans l’homéostasie de l’endosymbiose. Nous utilisons des approches de génomique, de transcriptomique, de génomique fonctionnelle, d’imagerie cellulaire, de biologie moléculaire et cellulaire, et de la biochimie.

Nous avons démontré pour la première fois que les insectes modulent la charge de leurs symbiotes et l’ajustent à leur besoin physiologique. En effet, les charançons multiplient drastiquement leurs symbiotes après la métamorphose imaginable, ce qui leur permet de construire rapidement leur cuticule. Une fois cette cuticule achevée, le charançon déclenche les phénomenes d’autophagie et d’apoptose pour recycler les endosymbiotes (Vigneron et al., Current Biology, 2014).

Le projet avance normalement. A mi-parcours, les post-doctorants vont être recrutés et vont pouvoir engager les tâches qui leur sont confiées dans ce projet. L’équipement indispensable à l’avancée des travaux a pu être financé, en partie grâce au budget de l’ANR et l’achat vient d’être finalisé.

Depuis le début du projet IMetSym deux publications ont été acceptées et publiées dans des revues à comité de lecture, dont une dans la revue Curent Biology. Quatre publications sont actuellement soumises ou en cours d’acceptation.

Les avancées spectaculaires dans les domaines des symbioses microbiennes au cours des deux dernières décennies ont souligné leur universalité et leur importance dans l'évolution et le fonctionnement des organismes multicellulaires. Ainsi, on dénombre jusqu’à 100 trillions de microorganismes symbiotiques dans le corps humain dont la majorité réside dans le tube digestif. Ces microorganismes influencent fortement la physiologie humaine et des déséquilibres du microbiome digestif sont de plus en plus reconnus pour être associés à des maladies humaines en relation avec le système immunitaire. Les insectes modèles, comme la Drosophile, sont des modèles émergeants pour étudier les interactions microbiennes. Mais on peut aussi attendre des avancées importantes de l'étude d’autres modèles insectes et notamment d'insectes vivant sur des habitats nutritionnellement carencés et ayant développé des relations mutualistes à long terme avec des bactéries endosymbiotiques intracellulaires. Ces bactéries sont transmises verticalement et généralement localisées dans des cellules hôtes spécifiques, les bactériocytes, censées les isoler et les protéger contre une réaction immunitaire systémique de l’hôte. Alors que les caractéristiques physiologiques et évolutives de ces associations ont été examinées en détail au cours des dernières décennies, notre connaissance des facteurs de l’hôte impliqués dans la tolérance des endosymbiotes, leur localisation, leur transmission et leur contrôle reste très fragmentaire. Il est généralement considéré que l'immunité de l’hôte doit assurer en permanence un équilibre fragile entre le maintien et le contrôle des symbiotes mutualistes et l’activation de mécanismes de défense contre les agents infectieux pathogènes.
Ici, nous examinerons les régulations immunitaires et métaboliques de l’insecte potentiellement impliquées dans le maintien et le contrôle des endosymbiotes, ainsi que les effets des endosymbiotes sur les performances immunitaires de l’insecte. L’accent sera mis sur la comparaison de deux insectes ravageurs d’importance agronomique ayant des histoires évolutives et symbiotiques différentes et indépendantes : le charançon des céréales Sitophilus oryzae, un insecte holométabole, qui montre une symbiose récente, obligatoire, avec un seul endosymbiote primaire et le puceron du pois, Acyrthosiphon pisum, un insecte hémimétabole, qui vit une association plus ancienne avec un endosymbiote primaire et plusieurs endosymbiotes secondaires facultatifs. Ces insectes sont en train de devenir des modèles de référence en génomique fonctionnelle grâce aux initiatives de séquençage de leurs génomes et transcriptomes, ainsi qu’au développement de nouvelles techniques de manipulations génétiques et cellulaires. Dans ce projet, nous développerons une approche pluridisciplinaire destinée à comprendre les liens entre les réactions immunitaires humorales, la fonction immunitaire des hémocytes et des bactériocytes et le métabolisme, afin de déchiffrer le rôle de ces différents acteurs dans l’homéostasie de l’endosymbiose. Nous attendons de ce projet l’amélioration des connaissances sur le contrôle des bactéries mutualistes en général, et plus spécifiquement sur l'établissement et le maintien des endosymbioses d’insectes. Il permettra également d’identifier des gènes cibles potentiellement utiles pour la promotion de nouvelles stratégies de contrôle de ces insectes ravageurs.