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Sujet de Thèse : «Histoire évolutive des symbioses Microsporidies-Amphipodes: féminisation et cophylogénie »
Contact: Thierry RIGAUD ([email protected])
Un sujet de thèse est proposé sur l’évolution des associations symbiotiques entre Microsporidies et leurs
hôtes Amphipodes. La thèse sera réalisée essentiellement au sein de l’UMR UFBC-CNRS 6282
Biogéosciences, à Dijon (http://biogeosciences.u-bourgogne.fr) mais aussi en partie au sein du
Département de zoologie des invertébrés et
d’hydrobiologie, à Lodz, Pologne
(http://invertebrates.uni.lodz.pl). La thèse sera financée pour trois ans (octobre 2016 – septembre 2019)
par l’ANR ‘’CytoSexDet : Bases génétiques et conséquences évolutives de la détermination du sexe induite
par les symbiotes ‘’. Cette thèse sera co-encadrée par Thierry RIGAUD (Dijon, DR-CNRS), Rémi WATTIER
(Dijon, Maître de Conférences) et Karolina BACELA-SPYCHALSKA (Lodz, Maître de Conférences-HDR).
Contexte scientifique. Les micropsoridies constituent un phylum de microorganismes eucaryotes
endosymbiotiques obligatoires réalisant leur cycle vital en infestant le cytoplasme de leurs hôtes. Il s’agit
d’un phylum ancien et fortement diversifié phylogénétiquement. Des microsporidies ont été détectées
chez de très nombreux invertébrés et vertébrés. Deux stratégies de transmission ont été observées
incluant soit une transmission horizontale (TH), d’individu à individu au sein de l’espèce d’hôte, soit une
transmission verticale (TV), de la mère à ses descendants. La TH est le plus souvent associée à une forte
virulence. Par contre, la TV est souvent associée à une faible virulence. Chez les crustacés amphipodes, la
TV est également associée à l’induction d’une modification phénotypique profonde : les hôtes mâles
infectés développent un phénotype femelle fonctionnel (Dunn et al. 1995). Du fait de la transmission
uniparentale maternelle du symbiote, les mâles représentent en effet un cul-de-sac évolutif, et les
mutations chez la microsporidie favorisant une transformation du sexe cul-de-sac (mâles) en sexe
transmetteur (femelle) ont été favorisées. Ce déterminisme cytoplasmique (via la microsporidie) du sexe
prend le contrôle sur le déterminisme génétique du sexe de l’hôte. Au cours de ces dix dernières années,
chez de nombreux amphipodes d’eaux douces, surtout du genre Gammarus, quelques études menées sur
des communautés montrent, grâce à des outils moléculaires de type DNA-barcoding, la présence de
nombreuses espèces de microsopridies, représentant un spectre phylogénétique très large, sans qu’un
patron de spécificité n’apparaisse clairement (Bacela-Spychalska et al. 2012, Ironside et al. 2015, Grabner
et al. 2015). Le mode de transmission n’a été que rarement étudié et bien qu’une TV associée à la
féminisation soit souvent suspectée, sa mise en évidence effective n’est avérée que dans de très rares cas
(Dunn et al. 1995, Terry et al. 2004, Haine et al. 2004, 2007). Il est donc très difficile avec les données
actuelles de discriminer si, au sein d’une espèce hôte, les parasites à TV ont co-évolué anciennement, ou
s’ils sont régulièrement acquis dans les communautés d’hôtes potentiels à la faveur de transferts
horizontaux. Ce manque d’information vient essentiellement de la méconnaissance profonde de l’histoire
évolutive et biogéographique des hôtes gammaridés, alors que certaines espèces montrent des
expansions géographiques récentes, favorisant un mélange de faune et donc potentiellement les échanges
parasitaires.
Le premier objectif de cette thèse sera d’explorer l’histoire co-évolutive hôte-microsporidie pour deux
groupes espèces du genre Gammarus (G. balcanicus et G. roeselii) pour lesquelles l’histoire évolutive a été
récemment résolue, montrant une diversité cryptique importante, ancienne (plus de 15 Ma) et
spatialement structurée (Mamos et al. 2016 ; Grabowski et al soumis, respectivement). La question
centrale sera de tester comment l’histoire biogéographiques des hôtes a impacté la diversité des
microspories. Par exemple, les questions suivantes seront abordées : la divergence ancienne des hôtes
s’accompagne-t-elle d’une divergence équivalente pour les microsporidies ? La TV de certaines espèces at-elle favorisé un phénomène de co-spéciation ? L’expansion géographique récente de certains hôtes estelle accompagnée des microsporidies présentes dans la zone d’origine de l’hôte ou des contacts
secondaires entre faunes ont-ils favorisé le transfert de microsporidies entre hôtes phylogénétiquement
éloignés ? Une collection d’ADN, mais aussi d’échantillons (incluant des pontes) est disponible chez les
deux espèces hôtes pour répondre à ces questions, mais elle devra être complétée par de nouvelles
collectes. Des informations de séquences pour plusieurs gènes seront utilisées afin de déterminer la
diversité et la parenté phylogénétique des microsporidies.
Le second objectif de cette thèse sera de se focaliser sur une des espèces phylogénétiques de Gammarus
roeseli pour laquelle la présence de trois microspories Nosema granulosis, Dictyocoela muelleri et D.
roselum a été mise en évidence (Haine et al 2004). La TV, le caractère féminisant et l’impact sur la fitness
de l’hôte ont été clairement mis en évidence pour N. granulosis (Haine et al 2007). Le caractère féminisant
et la TV pour les deux autres microsporidies sont soupçonnés et seront explorés. De même, leurs effets
sur la fécondité des femelles et leurs stratégies reproductives (nombre et timing des pontes par exemple)
seront évalués. Ces traits reproductifs seront comparés entre femelles infectées naturellement ou par
microinjection et des femelles saines. L’effet sur la sexe-ratio de l’hôte sera évalué en corrélant la TV du
parasite au sexe-ratio des descendants, à la fois pour des femelles naturellement ou expérimentalement
infectées (Haine et al. 2007). La présence des microsporidies sera détectée par des méthodes moléculaires
d’identification par PCR spécifique. Ces méthodes seront complétées par des techniques d’hybridation in
situ (FISH) et de PCR quantitative.
Bacela-Spychalska K, Wattier RA, Genton C & Rigaud T (2012) Microsporidian disease of the invasive amphipod
Dikerogammarus villosus and the potential for its transfer to local invertebrate fauna. Biological Invasions 14,
1831-1842.
Dunn AM, Hatcher M., Terry R & Tofts C, 1995. Evolutionary ecology of vertically transmitted parasites: strategies of
transovarial transmission of a microsporidian sex ratio distorter in Gammarus duebeni. Parasitology 111, S91–
S109.
Grabner DR, Weigand AM, Leese L, Winking C, Hering D, Tollrian R & Sures B (2015) Invaders, natives and their
enemies: distribution patterns of amphipods and their microsporidian parasites in the Ruhr Metropolis, Germany.
Parasites & Vectors (2015) 8:419. DOI 10.1186/s13071-015-1036-6
Grabowski M, Mamos T, Bącela-Spychalska K, Rewicz T & Wattier R (Soumis) From lakes to rivers and back – Neogene
palaeogeography provides context for understanding origins of cryptic diversity in a Balkan freshwater amphipod.
Soumis à Organisms Diversity and Evolution.
Haine ER, Brondani E, Hume KD, Perrot-Minnot MJ, Gaillard M & Rigaud, T (2004) Coexistence of three microsporidia
parasites in populations of the freshwater amphipod Gammarus roeseli: evidence for vertical transmission and
positive effect on reproduction. Int. J. Parasitol. 34, 1137-1146.
Haine ER, Motreuil S & Rigaud T (2007) Infection by a vertically-transmitted microsporidian parasite is associated
with a female-biased sex ratio and survival advantage in the amphipod Gammarus roeseli. Parasitology, 134,
1363-1367.
Ironside JE & Alexander J (2015) Microsporidian parasites feminise hosts without paramyxean co-infection: support
for convergent evolution of parasitic feminization. Int. J. Parasitol. 45, 427–433
Mamos T, Wattier R, Burzyński A & Grabowski M (2016) The legacy of a vanished sea: a high level of diversification
within a European freshwater amphipod species complex driven by 15 My of Paratethys regression. Molecular
Ecology DOI: 10.1111/mec.13499
Terry RS, Smith JE, Sharpe RG, Rigaud T, Littlewood DTJ, Ironside JE, Rollinson D, Bouchon D, MacNeil C, Dick JTA &
Dunn AM 2004. Widespread vertical transmission and associated host sex-ratio distortion within the eukaryotic
phylum Microspora. Proc. R. Soc. B. Biol. Sci. 271, 1783–1789.
Profil souhaité. Nous recherchons un(e) étudiant(e) dynamique et motivé(e), titulaire d’un M2R ou
finissant son M2R en juin 2016 en écologie évolutive. Un intérêt pour les interactions durables est
souhaité. L’acquisition des données comportera des collectes de terrain (France et étranger), de
l’expérimentation en laboratoire (infestation, élevage) et beaucoup d’écologie moléculaire (extraction,
PCR, séquençage…). Une bonne maitrise des biostatistiques, des analyses phylogéographiques et de
l’Anglais sera appréciée.
Procédure et calendrier de recrutement. Les dossiers de candidatures, sous forme d’un seul document
pdf, comprenant un CV et une lettre de motivation en anglais, les relevés de notes de Master 1 et 2, et les
coordonnées d’au moins deux personnes référentes (encadrant de stage, responsable d’enseignants...)
devront être adressés à Thierry RIGAUD ([email protected]), Rémi WATTIER
([email protected]) et Karolina BACELA-SPYCHALSKA ([email protected]) dès que
possible, et avant le 20 mai.
Après pré-sélection (pouvant inclure un entretien skype), les candidats retenus seront auditionnés fin juin,
soit dans le cadre du jury de l’école doctorale Environnements-Santé l’Université de Bourgogne FrancheComté (si deux candidats sont présélectionnés) soit par un jury ad hoc (si plus de deux candidats sont
présélectionnés).