Identification des symbiontes du puceron du bananier Pentalonia nigronervosa et caractérisation de leurs rôles

Les insectes sont caractérisés par une incroyable capacité d’adaptation à de nombreux environnements et modes d’alimentation, qui est liée au fait que la majorité des insectes (voire tous) hébergent des symbiontes intra ou extracellulaires. Ces associations symbiotiques sont très diverses et peuvent aller d’un mutualisme obligatoire à un parasitisme facultatif. Les pucerons, en particulier, sont connus pour vivre en symbiose avec au moins une bactérie obligatoire qui leur fournit les nutriments essentiels absents du phloème dont ils se nourrissent : Buchnera aphidicola. La plupart des symbiontes d’insectes étant incultivables, les technologies moléculaires modernes se sont avérées des outils puissants dans la compréhension des interactions hôte-microorganisme et la caractérisation du rôle joués par ces symbiontes. Les études génomiques ont mené à la découverte des plus petits génomes bactériens jamais observés, et ont permis une étude plus poussée des symbiontes secondaires et de leur évolution. Pentalonia nigronervosa, le puceron noir du bananier, lest le vecteur principal du virus des sommets touffus du bananier, l’un des virus les plus dommageables en culture bananière. Très peu d’études sont néanmoins disponibles sur ce vecteur et rien n’était connu sur la population symbiotique hébergée par cet insecte jusqu’à cette étude. Dans cette thèse, nous avons découvert que le puceron du bananier contient deux symbiontes : B. aphidicola (BPn) et Wolbachia sp. (wPn); et cela dans tous les pucerons testés, quelle que soit leur origine géographique. La présence de Buchnera était attendue (99,9% de toutes les espèces de pucerons contiennent ce symbionte), mais la détection systématique de Wolbachia nous fait nous interroger sur le rôle que cette bactérie pourrait jouer pour l’insecte hôte, ainsi que sur la raison de sa présence. Wolbachia n’est en effet que rarement détectée chez les pucerons et est surtout connue pour être un parasite qui manipule le système reproducteur de ces hôtes. Malgré tout, des études ont montré que cette bactérie pouvait agir comme mutualiste pour certains insectes, ce qui pourrait expliquer sa présence dans le puceron du bananier. Le second objectif de cette étude a donc été de mieux comprendre le rôle joué par les deux symbiontes de P. nigronervosa. Pour ce faire, différentes techniques complémentaires ont été utilisées. La microinjection d’antibiotiques a été utilisée afin d’éliminer sélectivement wPn et de voir l’effet de cette élimination sur l’hôte. Nous avons observé que l’élimination de wPn donnait systématiquement lieu à la mort du puceron. Un séquençage haut débit de l’hémolymphe (contenant des bacteriocytes) d’un puceron a été réalisé et nous a permis d’identifier et d’annoter 587 et 250 gènes pour wPn et BPn respectivement. L’analyse de ces gènes nous permet d’émettre l’hypothèse que les deux bactéries collaborent pour la production de plusieurs nutriments essentiels pour l’hôte. La situation est surtout frappante dans le cas de la lysine et de la riboflavine, qui sont habituellement produits uniquement par Buchnera chez les autres espèces de pucerons. Dans le cas du puceron du bananier, les gènes impliqués dans les voies de production de ces métabolites sont répartis entre les génomes des deux bactéries, les rendant ainsi toutes les deux essentielles à la survie du puceron hôte. Enfin, une localisation par fluorescence in situ des deux symbiontes a montré qu’ils étaient tous deux localisés dans les bacteriocytes, rendant les échanges de précurseurs et métabolites possibles. En conclusion, nos résultats suggèrent que le puceron du bananier héberge une co-symbiose obligatoire entre B. aphidicola et Wolbachia, les deux bactéries agissant de concert dans l’approvisionnement de l’hôte en nutriments essentiels