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Stage de M2 ou de M1 prolongé: Effet de l’alpha-amylase sur le comportement de ponte d’une guêpe parasitoïde sur la chenille de son hôte Sesamia nonagrioides

Stage proposé par Jean-Luc Da Lage (jean-luc.da-lage@egce.cnrs-gif.fr) et Taiadjana Fortuna (taiadjanafortuna@gmail.com) avec Paul-André Calatayud (pcalatayud@icipe.org)

Sesamia nonagrioides est un papillon (Noctuidae) ravageur du maïs en Afrique et en Europe. Dans le cadre du développement de la lutte biologique, alternative à l’utilisation de pesticides, on vise à utiliser des prédateurs naturels pour contrôler les populations. En Afrique, S. nonagrioides est parasitée par une guêpe parasitoïde, Cotesia typhae, qui pond ses œufs dans les chenilles de son hôte. Pour repérer sa proie, le parasitoïde fait appel à son olfaction à longue distance, mais à courte distance, il doit identifier son hôte en utilisant d’autres signaux chimiques.

Des études antérieures ont montré chez d’autres espèces de papillons ravageurs que des régurgitations de la chenille contenaient des substances qui stimulaient le comportement de ponte de la guêpe. On a pu identifier une substance majeure, qui n’est autre qu’une enzyme digestive abondante, l’alpha-amylase.

Chez S. nonagrioides, on ne sait pas si le même système de reconnaissance hôte-parasite est à l’œuvre. On se propose de tester cette possibilité en produisant in vitro différentes amylases codées par le génome de S. nonagrioides, récemment séquencé au laboratoire, et en observant le comportement du parasitoïde vis-à-vis de leurres imprégnés de ces protéines. Dans le cadre du stage, on préparera les constructions de plasmide d’expression des gènes d’amylase de S. nonagrioides, on procédera à leur expression en levure et à leur purification. Puis on étudiera l’effet  de ces protéines synthétisées sur le comportement du parasitoïde vis-à-vis de son hôte.

Ce stage convient à un.e étudiant.e motivé.e par l’expérimentation, par les manipulations en biologie moléculaire et comportementale. Il convient à un M2 ou à un M1 pouvant prolonger son stage.

Quelques publications sur le sujet:

Bichang’a, G., J.-L. Da Lage, C. Capdevielle-Dulac, M. Zivy, T. Balliau et al., 2018 α-Amylase Mediates Host Acceptance in the Braconid Parasitoid Cotesia flavipes. Journal of Chemical Ecology 44 (11): 1030-1039.

Obonyo, M., F. Schulthess, B. Le Ru, J. van den Berg, J.-F. Silvain et al., 2010 Importance of contact chemical cues in host recognition and acceptance by the braconid larval endoparasitoids Cotesia sesamiae and Cotesia flavipes. Biological Control 54:270-275.

Land use modeling for insect pest scenario

Responsable: Stéphane Dupas

Équipe: DEEIT

Description du sujet:

The student will work in a project of integrative modeling of insect pests environmental dynamics in Africa (InSPRed, BASC). We use abundance and population genetic data to infer spatial and environmental response of the insect and propose probabilistic scenario for insects, based on climate, land use and vegetation information. The fitting and predictive power of the different versions of the model (including or not age class structure, coupling or not with land use model, coupling or not with vegetation model) are compared in a Bayesian inference framework. The specific task of the student will be to calibrate under the supervision of Juan Fernandez (ESE, U-Psud) and Stéphane Dupas (EGCE, CNRS) the land use version of the model based on available land cover data. The student will calibrate a land use model from times series data in Kenya using Dynamica ego software. The land use data may thereafter be included as independent variable in the Bayesian model, and the land-use-coupled and non-land-use versions will be compared.

Niveau : M1

Formations recherchées: écologie, statistiques, modélisation, informatique, géographie

Période: 2016

Durée 3 mois

Cette entrée a été publiée le 27 novembre 2015, dans Master I, Stages.

Stage de M1: Détection de sucres à longue chaîne chez Drosophila melanogaster

Responsable du stage :  Frédéric Marion-Poll (01 69 82 37 56)  et Jean-Luc Da Lage (01 69 82 37 27)

frederic.marion-poll@legs.cnrs-gif.fr

jean-luc.da-lage@legs.cnrs-gif.fr

 

Descriptif:

Chez les insectes, la détection des sucres commence à être bien comprise. Chez Drosophila melanogaster, on a identifié 9 récepteurs gustatifs: Gr5a, Gr64a-f, Gr61 et Gr43a(1-5). Chacun d’eux confère aux neurones qui les expriment la sensibilité à différents types de sucres (Gr64a est impliqué dans la détection du maltose, Gr5a pour le tréhalose et Gr61a pour le glycérol). Cependant, les sucres trouvés dans l’alimentation sont souvent des polysaccharides. Par exemple, l’amidon qui est un élément important de l’alimentation des drosophiles, n’est pas détecté directement car les molécules sont trop grosses pour interagir avec ces récepteurs.

Le pouvoir sucrant de ces molécules i.e. la capacité à exciter les neurones gustatifs sensibles aux sucres, implique deux processus indépendants :

–       L’interaction de ces molécules avec des sites récepteurs portés par des protéines réceptrices insérées dans la membrane des neurones gustatifs ; la taille des polymères et leur solubilité représente un frein à leur détection.

–       la présence d’enzymes dans le liquide présent autour des neurones gustatifs, qui décomposent les polymères de sucres en petites unités qui pourront interagir alors avec les récepteurs gustatifs. L’implication de ces enzymes dans la détection de molécules sapides a été très peu étudiée jusqu’ici (6-8).

Nous proposons d’étudier l’influence de la longueur de chaîne sur la détection des sucres, et en particulier de déterminer la longueur de chaîne au-delà de laquelle le sucre n’est plus détecté. Nous suspectons que deux facteurs interviennent: 1) les récepteurs cités ci-dessus, 2) des enzymes présentes dans les organes sensoriels ou le tube digestif, capables d’hydrolyser les polysaccharides en sucres plus petits. L’objectif du stage sera de rechercher les capacités de détection des mouches en fonction de la longueur de chaîne et les gènes impliqués dans la détection et l’hydrolyse des sucres au niveau sensoriel, par électrophysiologie (9, 10), et au niveau comportemental, par des expériences de choix (11) ou de réflexe d’extension du proboscis (12).

Références dans le domaine :

 

  1. E. G. Freeman, Z. Wisotsky, A. Dahanukar, Detection of sweet tastants by a conserved group of insect gustatory receptors. PNAS 111, 1598 (Jan, 2014).
  2. D. Mishra et al., The Molecular Basis of Sugar Sensing in Drosophila Larvae. Curr. Biol. 23, 1466 (Aug 5, 2013).
  3. Z. Wisotsky, A. Medina, E. Freeman, A. Dahanukar, Evolutionary differences in food preference rely on Gr64e, a receptor for glycerol. Nat. Neurosci. 14, 1534 (Dec, 2011).
  4. L. B. Kent, H. M. Robertson, Evolution of the sugar receptors in insects. BMC Evolutionary Biology 9, 41 (Feb, 2009).
  5. J. Slone, J. Daniels, H. Amrein, Sugar receptors in Drosophila. Curr. Biol. 17, 1809 (2007).
  6. H. Wieczorek, G. Wolff, The labellar sugar receptor of Drosophila. J. Comp. Physiol. A-Sens. Neural Behav. Physiol. 164, 825 (1989).
  7. M. Hara, Competitions of polysaccharides with sugars for the pyranose and the furanose site in the labellar sugar receptor cell of the blowfly, Phormia regina. J. Insect Physiol. 29, 113 (1983).
  8. H. Wieczorek, R. Koppl, Reaction spectra of sugar receptors in different taste hairs of the fly. J. Comp. Physiol. A 149, 207 (1982).
  9. N. Meunier, J. F. Ferveur, F. Marion-Poll, Sex-specific non-pheromonal taste receptors in Drosophila. Curr. Biol. 10, 1583 (Dec 14-28, 2000).
  10. M. Hiroi, F. Marion-Poll, T. Tanimura, Differentiated response to sugars among labellar chemosensilla in Drosophila. Zool. Sci. 19, 1009 (Sep, 2002).
  11. M.-J. Sellier, P. Reeb, F. Marion-Poll, Consumption of bitter alkaloids in Drosophila melanogaster in multiple-choice test conditions. Chem. Senses 36, 323 (May, 2011).
  12. P. Masek, K. Scott, Limited taste discrimination in Drosophila. PNAS 107, 14833 (Aug, 2010).

 

Interactions Wolbachia/Éléments transposables chez la Drosophile

Nom de l’équipe d’accueil
Eléments Génétiques Mobiles

Responsable
Pierre Capy, Aurélie Hua-Van

Profil du candidat
Intéressé(e) par l’évolution du génome, les endosymbioses et les interactions entre entités génétiques partageant la même niche écologique: la cellule

Descriptif du stage

Ce stage s’inscrit dans les thématiques développées depuis plusieurs années dans l’équipe sur l’évolution de l’activité et de la régulation des éléments transposables (ET) chez la drosophile.

Les ET sont présents dans tous les génomes, où ils se déplacent et s’amplifient, jusqu’à parfois en constituer la plus grande partie. En se multipliant dans le génome, ils sont transmis aux descendants de manière non-mendelienne, et peuvent ainsi se propager rapidement dans la population: ce sont des parasites sexuels. La transposition est cependant étroitement contrôlée, en particulier dans la lignée germinale, par des mécanismes faisant intervenir des petits ARNs. Chez la drosophile, cette voie de régulation implique des protéines Argonaute telles que PIWI, AUB, AGO3, agissant dans le noyau ou dans une sous-structure cytoplasmique (le nuage) étroitement associée aux mitochondries. Une régulation est aussi à l’œuvre dans les cellules somatiques, impliquant la protéine AGO2. Ces mécanismes de silencing sont parfois perturbés, par exemple suite à des stress biotiques ou abiotiques qui peuvent ainsi conduire à une réactivation des éléments.

Au niveau des gonades et du cerveau, chez les insectes, les éléments transposables partagent les cellules avec des endosymbiontes, se comportant, tout comme les éléments transposables, comme des parasites ou des mutualistes. Il s’agit de la bactérie Wolbachia, qui manipule la reproduction sexuée de son hôte afin de favoriser sa propre transmission et d’envahir ainsi rapidement les populations. Cette manipulation passe par des perturbations de la spermatogenèse (Wolbachia dans les gonades) ou par des modifications du comportement des femelles (Wolbachia dans le cerveau). Plusieurs études récentes indiquent que les Wolbachia interfèrent avec les voies de petits ARNs, en modifiant l’expression des protéines Argonaute. Elles semblent aussi impliquées dans des stress oxydatifs, en lien direct ou indirect avec les mitochondries, avec lesquelles elles entretiennent des interactions physiques étroites. Ainsi, ces données suggèrent qu’elles pourraient interférer dans l’expression et la régulation des éléments transposables.

L’objectif du stage est d’évaluer l’importance des interactions entre Wolbachia et les éléments transposables, dans deux espèces de drosophiles : D. melanogaster et son espèce sœur D. simulans. Pour cela, nous génererons des lignées de Drosophile infectées ou non par des Wolbachia, par traitement antibiotique de souches naturellement infectées. Nous évaluerons l’expression de deux éléments transposables (mos1, et gypsy) dans les gonades, et le cerveau, par RT-qPCR sur des ARNm extraits de ces deux tissus, à différents stades de développement (larves de stade III et adultes agés de 5 jours), chez les mâles et les femelles. En parallèle, des hybridations in situ et des immunomarquages seront réalisés sur ces organes, permettant de comparer la localisation histologique des ARNm des éléments transposables, des protéines AGO et des endosymbiontes Wolbachia.

Références

Hua-Van A, Le Rouzic A, Boutin TS, Filée J, Capy P. 2011. The struggle for life of the genome’s selfish architects. Biol Direct 6:19.

Picot S, Wallau GL, Loreto EL, Heredia FO, Hua-Van A, Capy P. 2008. The mariner transposable element in natural populations of Drosophila simulans. Heredity (Edinb) 101:53-59.

Wallau GL, Hua-Van A, Capy P, Loreto EL. 2011. The evolutionary history of mariner-like elements in Neotropical drosophilids. Genetica 139:327-338.

Mots clefs
évolution, éléments transposables, wolbachia, drosophila, interaction, régulation

Contact
aurelie.hua-van@legs.cnrs-gif.fr

Date de validité
janvier 2015

Durée (mois)
6 mois (M2)