Influence of dietary factors and gut microbiota on stress tolerance in Drosophila melanogaster

Un grand nombre de paramètres environnementaux affectent les insectes, et l’identification des éléments impliqués dans l’adaptation aux stress est cruciale. La nutrition est une clé de cette adaptation : elle contrôle la santé des organismes, et par conséquent affecte leur tolérance au stress. Le microbiote intestinal module lui aussi les processus physiologiques des organismes, notamment en agissant sur le phénotype nutritionnel de l’hôte. Cependant, nous ignorons encore la capacité de ce microbiote à modifier la tolérance au stress de l’hôte. A travers la manipulation du microbiote et de la nutrition, nous avons testé les effets de l’interaction microbiote-nutrition chez Drosophila melanogaster en nous concentrant sur la tolérance au stress. Nous avons montré une nette dépendance des mouches à l’accès aux levures pour maintenir un développement et un métabolisme normal.A l’inverse, l’altération du développement générée par les substrats nutritionnellement pauvres ou par la surpopulation larvaire était bénéfique pour la tolérance au stress. Nous avons démontré que le microbiote peut partiellement compenser les effets d’une privation en levures, mais n’a pas d’effet quand elles sont en excès. Pour la thermotolérance, nous avons constaté que les effets du microbiote étaient très variables, et avons attribué cette variabilité à la présence ou l’absence des levures. Les assemblages de microorganismes environnementaux étaient modifiées par la composition du substrat, mais le microbiote intestinal était étonnamment stable. Ces résultats témoignent de l’importance des facteurs nutritionnels et du microbiote à moduler le développement et le phénotype des Drosophiles.A large number of environmental parameters constrain insect species, and identifying the elements involved in the adaptation to stressful conditions is crucial. Nutrition is a key factor of this adaptation: it largely controls health of organisms and therefore their stress tolerance. In addition, it is now established that microbiota (i.e. the whole microbial community associated with a host) is much involved in physiological processes of organisms. In particular, gut microbiota is able to modulate host’s nutritional phenotype, resulting in complex dietary-dependent effects. Whether or not gut microbiota can act on stress tolerance is not clear. Thus, using experimental manipulation of microbiota and nutrition, we investigated the outcome of the microbiota-nutrition relationship on Drosophila melanogaster, with a special focus on stress tolerance. We showed a clear dependency of flies on yeasts availability to maintain a normal development, metabolism, and size. Conversely, impaired development resulting from artificial poor diets or from larval crowding was often beneficial for stress tolerance. We demonstrated that microbiota could partially compensate for the absence of yeast resource, but no effects were found in rich food contexts. We observed variable importance of microbiota on thermal tolerance, and attributed this variation to the presence or absence of yeasts. Environmental microorganisms communities were modified by diet composition but gut microbiota was surprisingly stable. Together, these findings highlight the importance of nutritional factors and microbiota in developmental and phenotypical plasticity of fruit flies