Transcriptome-wide study of molecular mechanisms and genetic bases driving Crassostrea gigas oyster capacity to survive vibrioses

Les objectifs de cette thèse étaient d'explorer les mécanismes moléculaires et les bases génétiques impliquées dans la survie des huîtres Crassostrea gigas à des maladies infectieuses, en considérant deux souches de Vibrio pathogènes pour l'huître (V. splendidus LGP32 et V. aestuarianus LPi 02/41) qui ont été associées aux phénomènes de mortalités massives d'huîtres en France. Par l'approche transcriptomique de « Digital Gene Expression », nous avons identifié des composants génétiques d'une réponse efficace à des infections par des Vibrio virulents. La capacité de survie des huîtres se traduit par l'expression basale d'une combinaison de 14 gènes hémocytaires, une signature de survie, et par l'induction de différentes fonctions cellulaires au cours de la réponse immunitaire. Une analyse transcriptomique détaillée au niveau individuel a révélé un extraordinaire polymorphisme d'expression basale des gènes, incluant des cas où chez certaines huîtres des transcrits sont absents. Afin de comprendre ce polymorphisme, nous nous sommes intéressés à la caractérisation d'une nouvelle famille de peptides antimicrobiens (PAMs), les big défensines (Cg-BigDef). Nous avons montré que Cg-BigDef est une famille de PAMs composée de trois membres et diversifiée en termes de séquences, d'organisation génomique et de régulation de l'expression des gènes. Les Cg-BigDefs sont codées par des gènes distincts dont l'expression est régulée suivant différents modes en réponse à une infection. Chose intéressante, certaines huîtres n'expriment pas simultanément les trois formes de Cg-BigDef ou dans certains cas, n'en expriment aucune. Nous avons démontré que l'absence d'expression basale de Cg-BigDef est liée à l'absence de gène correspondant dans le génome des huîtres. C'est la première mise en évidence chez un invertébré de variation de présence/absence (PAV) de gènes, un phénomène qui pourrait contribuer à une susceptibilité accrue aux maladies infectieuses.The objectives of this thesis were to explore the molecular mechanisms and genetic bases involved in Crassostrea gigas oyster survival to infectious diseases, considering two Vibrio strains (V. splendidus LGP32 and V. aestuarianus LPi 02/41) pathogenic for oysters which have been shown to be involved in C. gigas mass mortalities in France. By the Digital Gene Expression transcriptomic approach, we have identified some genetic components implicated in a successful response and survival to virulent Vibrio infections. Oyster survival capacity is reflected by the basal expression of a selected combination of hemocyte genes, a 14-gene survival signature, and by the induction of some cellular functions during the oyster immune response. A detailed transcriptomic analysis at individual level revealed an extraordinary interindividual polymorphism in basal gene expression, including cases where some transcripts are fully absent. In order to understand this striking variability in gene expression, we have focused on the characterization of a novel family of antimicrobial peptides (AMP) in C. gigas oysters, the big defensins (Cg-BigDef). We have shown that Cg-BigDef is an AMP family, composed of three members, and diversified in terms of sequences but also in terms of genomic organization and regulation of gene expression. Each Cg-BigDef form is encoded by a distinct gene that follows different patterns of gene regulation upon Vibrio infection. Interestingly, some oysters were shown do not express simultaneously the three Cg-BigDef forms or any Cg-BigDef. We demonstrated that the absence of Cg-BigDef basal gene expression is likely due to the absence of the Cg-bigdef gene in oyster genome. This is the first evidence in an invertebrate of a presence/absence variation (PAV) of genes, a phenomenon that could be associated to a susceptibility to infectious diseases