Master 1 STEE, UE EVI783 : Interactions microorganismes et environnement, responsable Philippe Beydon.

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1 Master1STEE,UEEVI783:Interactionsmicroorganismeset environnement,responsablephilippebeydon. 17décembre2008,14h,épreuvede1h30sansdocument. Lesujetcomporte5pages. Sujet:labiologiedeWolbachia Wolbachia est une bactérie gram qui vit dans les cellules de nombreux invertébrés commelesnématodes,lesarthropodesetnotammentunegrandeproportiond Insectes. I.DifférentstypesdeWolbachiachezlaPunaisedelit DeuxtypesdeWolbachiaviventdanslescellulesdelaPunaisedelit(Cimexlectularis). Lepremiertypepossèdeuneformedebâtonnetde1µmdelongetde0,3 0,4µmde large(figure1a).lesecondtypepeutprésenterplusieursformes:sphérique,ovoïde, ouallongée(figure1b).laformesphériqueaundiamètrede0,5à0,8µm. Figure 1. Bactéries endocellulaires de la Punaise de lit en microscopie électronique à transmission. (a) Bactérieenformedebâtonnet.(b)Bactériedeformesphérique.n,nucléoïdedesbactéries.Laflècheindique unedifférenceentrelesdeuxbactéries. Question1:réaliserunschémainterprétatifdesdeuxclichés. II.PrésencedeWolbachiadanslesovocytes Wolbachia est présente dans de nombreuses cellules de l hôte et notamment dans ses ovocytes(figure2). 1

2 Figure2.Œufd uneguêpeparasite,trichogrammakaykai,colorépourrévélerlaprésencedewolbachia.les bactéries(tachesclaires)s accumulentaupôlepostérieurquiestdestinéàdonnerlesovaires.lesœufsde cetteguêpesedéveloppentsansfécondationendonnantdesfemelles(parthénogenèsethélytoque). Question 2: à partir de ces données, comment peut on imaginer que Wolbachia se transmetteàunnouvelhôte? III.EffetsgénérauxdeWolbachiasurlabiologiedeleurhôte OnararementmontréquelesbactériesWolbachiaprocuraientunbénéficeàleurhôte. En dépit des coûts physiologiques et même parfois de leur virulence, elles se maintiennentdanslespopulationsd Arthropodesenmodifiantlareproductiondeleur hôte. Si beaucoup d études n ont pas permis de montrer un effet négatif de l infection, quelques unes relèvent toutefois une légère amélioration du succès reproductif des individus infectés. On n a jamais démontré une association obligatoire avec leur hôte. Cette association paraît facultative, car les hôtes dépourvus de bactéries (aposymbiotiques)sontphysiologiquementinchangés. Question3:décrireleseffetsdeWolbachiasurlareproductiondescloportes(Crustacés)et expliquer en quoi ces effets sont favorables à la propagation des bactéries dans les populationsdeleurhôte. IV.ImportancedeWolbachiapourl ovogenèsechezlaguêpe,asobaratabida (d aprèsdedeineetal.,pnas(2001),98, ) L étude présentée ici sur la guêpe Asobara tabida (Hyménoptères, Braconidés) est la premièredémonstrationqu unmicroorganismeestnécessaireàl ovogenèse. Le Tableau 1 présente le taux d infection en Wolbachia dans différentes populations d Asobaratabida. 2

3 Question4:quepeut onendéduiredel analysedecespopulations? Onadéterminél effetdeswolbachiasurleurhôteentraitantleslarvesdecetteguêpe par un antibiotique, la Rifampicine. L antibiotique élimine les bactéries et, de manière surprenante,provoquelastérilitédetouteslesguêpesaposymbiotiques.lesdissections montrentqueleursovairesn ontaucunovocyte(figure3). Figure 3. Appareil génital de femelles de Asobara tabida à l émergence. (A) Ovaire de femelle non traitée. Noterlaprésencedenombreuxovocytesmaturesàlabasedesovarioles(bo).(B)Ovairedefemelletraitée avecunantibiotique,larifampicine(2mg/g).noterl absencetotaled ovocyte.ge,germarium;vi,vitellarium. Barre51mm. Le Tableau 2 présente les effets d antibiotiques (Rifampicine, Tétracycline, Ciprofloxacine, Gentamicine) sur la reproduction des mâles (sex ratio offspring of males),surl activitélocomotricedesfemelles(femalelocomotriceactivityrate),etsur 3

4 l aspectmorphologiquedesfemelles(femaletibialength).lapremièrelignecorrespond auxanimauxtémoins,nontraités(untreatedcontrol) Question 5: que peut on déduire des résultats des expériences présentées dans le Tableau2. Leseffetsobservésdesantibiotiquessurlareproductiondesfemellesd Asobaratabida pourraientrésulter:soitdel effettoxiquespécifiquedelarifampicinesurl ovogenèse ou de la nécessité de Wolbachia pour l ovogenèse. Les expériences dont les résultats sontprésentésci dessous(tableau3etfigure4)ontpourobjetdetrancherentreces deuxhypothèses. Tableau 3. Infection par Wolbachia (pourcentage de femelles infectées) et nombre moyen d ovocytes par ovaires (Mean of oocyte load) chez des femelles d A. tabida traitéesounontraitéespardesantibiotiques(auxconcentrationsindiquées)etd A.citri (uneespècevoisinequin estpasinfectéeparwolbachia). 4

5 Figure4.EffetdelaconcentrationdeRifampicinesurlenombred ovocytesparovaires(oocyteload)etsurle tauxd infectionparwolbachia(pourcentagedefemellesinfectées). Question 6: en quoi les données présentées dans le tableau 3 et dans la figure 4 permettent ellesdetrancherentrelesdeuxhypothèses? 5