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Institut de
Recherche sur la
Biologie de l'
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Génome et Stratégies Parasitaires




Thème 1 : Nature et origine des particules associées aux micro-guêpes parasites


 


Il existe de nombreux exemples d’associations symbiotiques avec des bactéries, notamment chez les insectes, mais les associations de dizaines de milliers d’espèces de micro-guêpes parasites avec les polydnavirus sont un exemple unique de symbiose avec des virus. Ces « polydnavirus » sont en effet les seuls exemples de virus utilisés par un organisme eucaryote -la micro-guêpe parasite- pour contrôler la physiologie d’un autre organisme –la chenille parasitée-. Ils comprennent deux genres, les bracovirus et les ichnovirus, associés à des familles de guêpes différentes (Braconidés, Ichneumonidés).



Notre objectif est de comprendre comment ces associations entre virus et hyménoptères sont apparues de manière récurrente au cours de l’évolution des micro-guêpes et quelle a été leur contribution à l’apparition des milliers d’espèces qui comportent des polydnavirus.



Nous avons montré que les particules de polydnavirus sont produites chez les guêpes braconides par une machinerie virale provenant d’un nudivirus, un virus d’insecte proche des baculovirus, dont le matériel génétique s’est intégré il y a environ 100 million d’années dans le génome d’une micro-guêpe ancêtre. Les associations actuelles sont toutes héritées de cette association ancestrale unique. Les gènes viraux ne sont plus présents aujourd’hui au niveau de l’ADN incorporé dans les particules, mais ils assurent la production des particules. Des approches de génomique comparative sont en cours et permettront de reconstituer une image fine du génome nudiviral ancêtre en comparant ce qu’il en reste dans une série d’espèces de micro-guêpes actuelles (projet Génoscope). Nous étudions également la dynamique d’évolution des séquences d’ADN empaquetées dans les particules qui sont injectées dans les chenilles. Ceci en comparant leur forme intégrée aux chromosomes de la guêpe dans différentes espèces actuelles. Enfin des approches de virologie sont utilisées pour mettre en évidence les parentés fonctionnelles des nudivirus et des bracovirus, en particulier par la caractérisation du mode de réplication et de fabrication des particules d’un bracovirus.


Par des approches conduites en collaboration avec un réseau mondial de laboratoires, nous cherchons maintenant à trouver l’origine des ichnovirus et de particules dépourvues d’ADN appelées VLP (pour « virus-like particles »). Le but est de brosser un large tableau du rôle des symbioses virales dans l’évolution des guêpes parasites. Ces études fourniront un cadre intellectuel afin de rechercher la présence de partenaires viraux dans d’autres modèles et d’évaluer ainsi l’importance plus générale du rôle joué par les symbioses virales dans l’évolution des organismes.




Thème 2 : Manipulation de la physiologie de la chenille par les produits des gènes viraux


Les particules de polydnavirus injectées dans le corps de la chenille lors de la ponte de la micro-guêpe sont un outil pour le transfert de gènes dans l’hôte. Les produits des gènes ainsi introduits sont synthétisés par la machinerie cellulaire des chenilles. Ils sont nécessaires collectivement à la réussite du développement des larves de micro-guêpe dans l’hôte. Cette utilisation du virus est une innovation adaptative majeure dont on suppose qu’elle a joué un rôle déterminant dans l’évolution et la diversification des espèces de micro-guêpes. Nous cherchons à comprendre comment le virus contribue au succès parasitaire des micro-guêpes et quel rôle a joué l’association avec un virus dans l’évolution et l’adaptation des micro-guêpes. 


Notre modèle de travail est l’interaction entre la micro-guêpe braconide Cotesia congregata et son hôte lépidoptère Manduca sexta. Nous avons caractérisé les gènes introduits dans l’hôte par le polydnavirus, et nous cherchons maintenant à mieux comprendre l’effet individuel de chacun des produits viraux sur la physiologie de la chenille parasitée. 


Deux familles de gènes viraux sont plus particulièrement étudiées. Elles codent pour des protéines de type IκB, un régulateur majeur de l’induction de la réponse inflammatoire chez les mammifères, et de type cystatines, des inhibiteurs de protéases. Ces gènes présents en plusieurs copies sont soumis à une évolution compétitive des copies, un phénomène décrit pour les gènes activement impliqués dans les relations hôtes/pathogènes. D’autre part, des protéines ayant des activités biochimiques similaires ont été décrites comme ayant un rôle dans d’autres interactions hôtes/parasites ou hôtes/pathogènes ce qui fournit des pistes pour comprendre leur fonction dans la chenille parasitée.


La stratégie consiste à inventorier les cibles moléculaires potentielles du virus dans l’hôte lépidoptère puis à déterminer les cibles effectives par des approches fonctionnelles. 

Le premier volet consiste à caractériser globalement la réponse de la chenille au parasitisme en identifiant les gènes exprimés par des tissus choisis de la chenille (cellules immunitaires et tissu du gras larvaire). Cette approche consistera à identifier les transcrits exprimés au cours du parasitisme par des méthodes de séquençage de nouvelle génération (projet Genoscope). Cette approche sans à priori nous permettra d’obtenir un ensemble de gènes dont les produits peuvent correspondre à des cibles du polydnavirus. En particulier, nous pourrons ainsi obtenir les séquences de toutes les protéines de type Rel (cibles théoriques des protéines IkB) et des protéases à cystéines (cibles théoriques des cystatines) exprimées dans la chenille. 

Le deuxième volet consistera à tester directement le rôle des IkB et des cystatines en empêchant leur production ou celle de leur cible, par la technique d’interférence ARN. Cette technique consiste à injecter dans la chenille des molécules reconnaissant spécifiquement les ARN messagers d’un gène et induisant leur destruction. Les conséquences de l’invalidation de ces gènes sur la réponse physiologique de l’hôte nous permettront d’évaluer dans quelles voies de signalisation sont impliqués les facteurs viraux. L’ensemble de ces approches est destiné à établir une compréhension fine du rôle des facteurs apportés par le polydnavirus dans la manipulation de la physiologie de l’hôte exercée par la guêpe parasite.
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