L3 Écologie Biologie des Organismes M1Écologie et Biologie des Populations Proposition de stage

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1 L3 Écologie Biologie des Organismes M1Écologie et Biologie des Populations Proposition de stage Encadrement : Clément GILBERT (clement.gilbert@univ-poitiers.fr), Laboratoire Ecologie et Biologie des Interactions UMR CNRS 7267 Titre du stage : Diversité et dynamique évolutive des éléments transposables du cloporte (Armadillidium vulgare, Isopoda, Crustacea). Mots clés : Eléments transposables, génomique évolutive, évolution moléculaire, bioinformatique Résumé: Les éléments transposables (ETs) sont des séquences d ADN capables de sauter d un locus génomique à un autre et de se dupliquer. Leur activité peut produire de grand nombres de copies, si bien que ces éléments sont généralement une composante majeure des génomes eucaryotes (e.g., 50% du génome chez l homme et jusqu à 85% chez le maïs). Les ETs ont un fort impact sur l évolution de l architecture des génomes, à la fois directement (via transposition) et indirectement (via les réarrangements qu ils provoquent après avoir transposé). Le fait qu ils soient dupliqués un grand nombre de fois de manière quasi identique pose de nombreux problèmes lors de l assemblage des génomes eucaryotes. La caractérisation fine des éléments transposables est donc une étape indispensable à l assemblage et à l étude de l évolution des génomes. Au cours de ce stage, il s agira de reconstruire et de décrire les ETs contenus dans le génome d un crustacé isopode terrestre, le cloporte Armadillidium vulgare. Le génome du cloporte est actuellement en cours de séquençage au laboratoire (séquençage haut-débit illumina). Selon les motivations de l étudiant(e), de nombreuses questions concernant l histoire naturelle des ETs pourront être abordées telles que : quelle est la diversité d ET contenu dans le génome d A. vulgare? Quel âge ont les différentes familles d ETs? Combien de copies ont généré chacune des familles d ETs lors de l évolution des isopodes terrestres? Les ETs d A. vulgare ont-ils une préférence d insertion pour un motif d ADN particulier? Quel est l impact des ETs sur l évolution du génome des isopodes terrestres? Références bibliographiques : Feschotte and Pritham 2007 Annual Review of Genetics. 41: Cordaux and Batzer 2009 Nature Reviews Genetics 10: Techniques, méthodologies mises en œuvre : Essentiellement des analyses bioinformatiques : manipulation de génomes complets, BLAST, alignements, analyses phylogénétiques, analyses d évolution moléculaire. Utilisation de nombreux logiciels (PILER, RECON, REPET, RepeatMasker, PhyML, MEGA ) Des analyses de biologie moléculaire (PCR/clonage/séquençage) pourront être envisagées. Compétences particulières souhaitées : Forte motivation, enthousiasme, ténacité, et goût prononcé pour l évolution moléculaire Liste complète des sujets de stage d EES sur le site du département : et et du laboratoire :

2 L3 Écologie Biologie des Organismes M1Écologie et Biologie des Populations Internship proposal Supervisor(s): Clément GILBERT Laboratoire Ecologie et Biologie des Interactions UMR CNRS 7267 Title: Diversity and evolutionary dynamics of transposable elements in the pillbug (Armadillidium vulgare, Isopoda, Crustacea). Key words: Transposable elements, evolutionary genomics, molecular evolution, bioinformatics Abstract: Transposable elements (TEs) are pieces of DNA capable of moving from one locus to another in the genome, often duplicating themselves in the process. Their activity generally produces large numbers of copies, such that they often are the single most abundant component of eukaryotic genomes (e.g., they make up 50% of the genome in human and 85% in maize). The impact of TEs on the evolution of genome architecture is important, both directly (via transposition) and indirectly (via the numerous rearrangements they generate after transposing). In addition, because of their repetitive nature, TEs pose major problems when assembling large eukaryote genomes. Therefore, a detailed characterization of TEs is crucial to the assembly and study of genome evolution. This research project entails the reconstruction and characterization of all TEs present in the genome of a terrestrial crustacean, the pillbug Armadillidium vulgare. The genome of this species is currently being sequenced in our laboratory using hight throughput sequencing (illumina). Depending on the student s motivation, many interesting questions can be tackled during this internship, such as: what diversity of TEs are present in the pillbug s genome? How many copies of each TE families are there in this genome? Do the various TE families have a preference for specific insertion sites? To what extent TEs have shaped the evolution of the genome of terrestrial crustaceans? References: Feschotte and Pritham 2007 Annual Review of Genetics. 41: Cordaux and Batzer 2009 Nature Reviews Genetics 10: Methodology: BLAST, alignments, phylogenetics and molecular evolution analyses, bioinformatics (PILER, RECON, REPET, RepeatMasker ). Eventually some molecular biology experiments (PCR/cloning/sequencing). Otherrequirements: The candidate should be highly motivated Complete list of internship proposals on the department and lab websites: : -

3 L3 bop - proposition de stage Encadrement : Encadrant : Tiffany Laverré Co-encadrant : Pierre Grève & Isabelle Marcadé UMR Ecologie et biologie des Interactions (EBI), équipe Ecologie Evolution Symbiose (EES) / tiffany.lirand@univ-poitiers.fr ; isabelle.marcade@univ-poitiers.fr; pierre.greve@univ-poitiers.fr Titre du stage : Etude de la sex-ratio de populations d isopodes terrestres et de la prévalence d'une bactérie endosymbiotique du genre Wolbachia dans des bacs à populations maintenues en conditions contrôlées. Résumé: Chez les isopodes (crustacés), la bactérie endosymbiotique Wolbachia induit principalement la féminisation des mâles génétiques, entraînant des biais de sex ratio vers les femelles dans les populations. Il a également été démontré chez trois espèces que Wolbachia pouvait induire une incompatibilité cytoplasmique (IC), c'est à dire rendre infertile un croisement entre un mâle infecté et une femelle non infectée. L'équipe EES de l'umr EBI entretient un élevage d isopodes composé de lignées génétiquement contrôlées et de lignées maintenues dans des bacs à population. L objectif de ce stage est d estimer l état sanitaire de ces bacs, d établir la sexe ratio des populations et d'étudier la prévalence (par PCR) de Wolbachia. Cette étude permettra de préciser (i) si les bactéries détectées sont potentiellement féminisantes (biais de sex ratio attendu) ou susceptibles d'induire une IC (ii) l'étendue de l'infection pour une espèce donnée (nombre de populations infestées et taux d'infestation). Références bibliographiques : Bouchon D., Cordaux R. and Grève P. (2008). Feminizing Wolbachia and the evolution of sex determination in isopods. in Insect Symbiosis, K Bourtzis and TA Miller, Taylor & Francis Group, Boca Raton, FL, ed. Pp Techniques mises en œuvre : Détermination du sexe, Microdissections, Extractions d acides nucléiques, PCR Compétences particulières exigées : Motivation Rigueur - Autonomie

4 M1 Écologie et Biologie des Populations Proposition de stage Encadrement : Nicolas BECH, Didier BOUCHON, Roland RAIMOND Laboratoire Ecologie et Biologie des Interactions UMR CNRS 7267 Titre du stage : Cartographie et étude de l'avifaune du campus de Poitiers Mots clés : Trame Verte et Bleue, Campus, patrimoine arboré, avifaune, nichoirs Résumé: A l'heure où la surface des villes s'agrandit de plus en plus aux dépends des espaces naturels, la création d'espaces semi-naturels à l'intérieur du paysage urbain devient une priorité pour assurer une connectivité écologique et ainsi réduire le phénomène de fragmentation des habitats. Le concept de 'Trame Verte et Bleue', adopté par le Grenelle Environnement, s'inscrit dans ce cadre et a pour but de préserver et restaurer les continuités écologiques afin d'enrayer le déclin de la biodiversité. Dans la nuit du 26 au 27 juillet 2013 une violente tempête s'est abattue sur la ville de Poitiers. Sur son passage se trouvait notamment le campus et ses alentours dont une grande partie du patrimoine arboré a été touché (200 arbres touchés dont 110 qui ont dû être abattus). Parmi eux, des acacias, des érables, des tilleuls et des bouleaux qui sont autant d'essences importantes dans la préservation de la biodiversité. Situé au cœur de la ville de Poitiers, le campus représente une zone géographique intéressante qui, dans le cadre de la Trame Verte et Bleue, pourrait jouer un rôle de 'zone tampon' pour la biodiversité et notamment l'avifaune. Dans un premier temps, le but de ce stage sera de cartographier les pertes arborées occasionnées par la tempête de juillet dernier. L'état du campus et de ses alentours avant la tempête permettra d'aider à la reconstruction du patrimoine arboré pour un campus durable et un maintien de la biodiversité. Dans un deuxième temps, un inventaire de l'avifaune permettra de superposer numériquement la distribution de l'avifaune du campus avec celle des arbres et ainsi d'installer des nichoirs adaptés. Sur plus long terme, ces nichoirs auront pour but d'aider la reproduction et l'installation de l'avifaune au sein d'un paysage urbain. Références bibliographiques : / Techniques, méthodologies mises en œuvre : Dans un premier temps, le candidat devra effectuer une partie 'terrain' afin de cartographier le patrimoine arboré tel qu'il était avant la tempête et ce qu'il est devenu. Ceci s'effectuera à l'aide d'un GPS manuel et des logiciels ArcGis et QGis pour le traitement informatique. Dans une deuxième temps, le candidat effectuera un recensement de l'avifaune (oiseaux et chiroptères) du campus. Ceci s'effectuera à l'aide de longues vues et de détecteurs ultrasons fournis par le laboratoire. En fonction de la distribution du patrimoine arboré et de l'avifaune, le candidat déterminera les emplacements stratégiques pour la pause de nichoirs. > Le projet englobant également le lycée EREA Anne Frank, situé à proximité du campus, le candidat fera une intervention/présentation au mois de novembre devant les élèves afin de présenter l'importance de l'avifaune et l'intérêt du maintien de la biodiversité. > Il n'est pas exclu que le candidat rédige des communiqués de presse afin de valoriser l'implication des différents acteurs dans cette action locale pour le maintien de la biodiversité. Compétences particulières souhaitées : Profil du candidat : fortement motivé par le 'Système d'information Géographique' et la préservation de la biodiversité. Des connaissances ornithologiques sont indispensables et la maitrise de ArcGis et/ou QGis est fortement recommandée. Aptitude à la communication souhaitée.

5 M1 Écologie et Biologie des Populations Proposition de stage Encadrement : BELTRAN Sophie, MCU et GREVE Pierre, Pr., Université de Poitiers - UFR SFA - Laboratoire EBI - UMR CNRS 7267 Equipe EES, 40, avenue du Recteur Pineau Poitiers. tel : +33 (0) (sophie.beltran@univpoitiers.fr ; pierre.greve@univ-poitiers.fr) Titre du stage : Mise au point de marqueurs microsatellites pour comprendre les mécanismes évolutifs (compétition et/ou hybridation) responsables de la propagation de Wolbachia dans les populations de Porcellio dilatatus et leur influence sur la spéciation observée entre les deux sous-espèces P. d. petiti and P. d. dilatatus Mots clés : Interaction hôte-symbiote, Incompatibilité cytoplasmique, Compétition, Hybridation, Spéciation, Wolbachia, Porcellio dilatatus Résumé: Nombreuses études ont montré l effet des symbiotes sur leurs hôtes à plusieurs échelles (moléculaire, phénotypique, comportementale, populationnelle ). Dans certains cas, un évitement des symbiotes peut être attendu, via le système immunitaire par exemple. Cet évitement des symbiotes peut également passer par l adoption de comportements entraînant un choix préférentiel d un partenaire sexuel non infecté ce qui peut permettre la «non propagation» du symbiote. Wolbachia est une bactérie endosymbiotique qui induit chez certaines espèces de l incompatibilité cytoplasmique entre individus (IC). Cette incompatibilité, si elle est bidirectionnelle, se traduit par des préférences sexuelles entre individus présentant le même statut d infection. Dans ce cas, l IC peut conduire évolutivement à une diminution des flux de gènes entre les individus non infectés et ceux infectés par la bactérie, voire même à de la spéciation. Lorsque l IC est unidirectionnelle par contre, les femelles non infectés ne peuvent avoir de descendance qu avec des mâles non infectées alors que les mâles, qu ils soient ou non infectés, peuvent avoir des descendants avec des femelles infectées. Cette IC peut conduire à un conflit entre les populations non infectées et infectées par Wolbachia et on peut s attendre à une installation de la bactérie dans la population, l espèce infectée étant évolutivement avantagée ou au contraire, à une disparition de cette bactérie selon le niveau de compétitivité (et/ou de fécondité) des femelles non infectées. Chez Porcellio dilatatus, Wolbachia induit une IC unidirectionnelle entre deux sous-espèces (P. d. dilatatus et P. d. petiti) en infectant P. d. petiti. Pour comprendre l évolution de la prévalence bactérienne et l impact de cette IC sur les hôtes P. dilatatus, des bacs expérimentaux présentant au départ des proportions différentes de chacune des deux sous-espèces (0/100, 20/80, 50/50, 80/20, 100/0 ; P. d. petiti %/ P. d. dilatatus % respectivement) ont été mis en place au laboratoire. L analyse de ces bacs quelques années plus tard a pour objectifs de mieux comprendre le mode de propagation de la bactérie. Les résultats préliminaires de l analyse des bacs expérimentaux montrent que Wolbachia tend progressivement à envahir la population et ce quelle que soit la proportion de P. d. petiti dans les bacs. La question reste de savoir si cette invasion de Wolbachia est le résultat du succès évolutif et compétitif de la sous-espèce P. d. petiti ou d une hybridation entre les deux sous-espèces de P. dilatatus. Pour répondre à cette question, l analyse de l ADN mitochondrial et de l ADN nucléaire est nécessaire pour tester la présence ou non d une hybridation entre les deux sous-espèces afin de mieux comprendre comment Wolbachia s installe dans la population. Lors de ce stage, l étudiant devra mettre au point les marqueurs moléculaires microsatellites de l ADN nucléaire et en faire l analyse sur les populations de bacs expérimentaux.

6 Références bibliographiques : Legrand et al., 1978 Moret et al. (2001). Heredity, Techniques, méthodologies mises en œuvre : - Biologie moléculaire : PCR, multiplex, gels d agarose, passage au séquenceur, lecture de marqueurs microsatellites - Analyses classiques en Génétique des Populations (tests de marqueurs, analyse de diversité génétique ) - Analyses statistiques - Bibliographie Compétences particulières souhaitées : Connaissances de base en concept évolutif. Motivation pour utiliser l outil moléculaire afin de répondre à une question évolutive Liste complète des sujets de stage d EES sur le site du département : et et du laboratoire :

7 L3 Écologie Biologie des Organismes M1 Écologie et Biologie des Populations Internship proposal Supervisor(s): BELTRAN Sophie, MCU et GREVE Pierre, Pr., Université de Poitiers - UFR SFA - Laboratoire EBI - UMR CNRS 7267 Equipe EES, 40, avenue du Recteur Pineau Poitiers. tel : +33 (0) (sophie.beltran@univpoitiers.fr ; pierre.greve@univ-poitiers.fr) Title: Development of microsatellite markers to understand the evolutionary mechanisms (competition and / or hybridization) responsible for the spread of Wolbachia in Porcellio dilatatus populations and their influence on the speciation observed between the two subspecies P. d. petiti and P. d. dilatatus Key words: Host-symbiont interaction, Cytoplasmic incompatibility, Competition, Hybridization, Speciation, Wolbachia, Porcellio dilatatus Abstract: Numerous studies have shown the effect of symbionts on their hosts at various scales (molecular, phenotypic, behavioral, populational...). In some cases, avoidance of symbionts can be expected through the immune system for example. This avoidance of symbionts may be through the adoption of behaviors resulting in a preferential choice of a non-infected sexual partner which can allow the "no spread" of symbiont. Wolbachia is an endosymbiotic bacterium that causes cytoplasmic incompatibility (CI) in some species. This CI, if it is bidirectional, resulting in sexual preferences between individuals with the same infection status. In this case, the IC may lead to a decrease in evolutionary gene flow between uninfected and infected individuals even to speciation. When the IC is unidirectional, uninfected females can t have offspring with uninfected males while males, whether infected or not, may have offspring with infected females. This IC can lead to a conflict between uninfected and infected populations and we can expect (1) an installation of Wolbachia in the population, the infected species being evolutionarily advantaged or otherwise, (2) a disappearance of Wolbachia depending on the level of competitiveness (and/or fertility) of uninfected females. In Porcellio dilatatus, Wolbachia induces unidirectional CI between two subspecies (P. d. dilatatus and P. d. petiti) infecting P. d. petiti. To understand the evolution of bacterial prevalence and impact of the CI on the host P. dilatatus, experimental population cages initially presenting different proportions of both subspecies (0/100, 20/80, 50/50, 80/20, 100/0, P. d. petiti % / P. d. dilatatus % respectively) were established in the laboratory. The analysis of these population cages a few years later aims to better understand the mode of spread of Wolbachia. Preliminary results from the analysis of experimental population cages show that Wolbachia gradually tends to invade the population whatever the proportion of P. d. petiti. The question remains whether this invasion of Wolbachia is the result of evolutionary and competitive success of the P. d. petiti subspecies or hybridization between the two P. d. dilatatus and P. d. petiti subspecies. To answer this question, the analysis of mitochondrial DNA and nuclear DNA is needed to test the presence or absence of hybridization between the two subspecies to better understand how Wolbachia settled in the populations. During this internship, student will develop the microsatellite markers (nuclear DNA markers) to analyze the populations of the different experimental population cages. References: Legrand et al. (1978). Arch Inst Pasteur Tunis, 55: Moret et al. (2001). Heredity,

8 Sicard et al. (2013). Heredity (submitted) Methodology: - Molecular biology : PCR, multiplex, agarose gels, sequencer, reading of microsatellite markers - Classical analyses in Population Genetics - Statistical analyses - Bibliography Other requirements: Basic knowledge of evolutionary concepts. Motivation to use molecular tools to meet an evolving issue. Complete list of internship proposals on the department and lab websites: :

9 L3 Écologie Biologie des Organismes M1Écologie et Biologie des Populations Proposition de stage Encadrement : Encadrant : Valette, Victorien, Etudiant en thèse, 40 avenue du Recteur PineauF POITIERS Cedex, , victorien.valette@univ-poitiers.fr Co-encadrant : Grandjean Frédéric, professeur,40 avenue du Recteur PineauF POITIERS Cedex, , frederic.grandjean@univ-poitiers.fr Titre du stage : Evaluation de l'impact de Wolbachia sur les paternités multiples chez Armadillidium vulgare Mots clés : Multipaternité, Armadillidiumvulgare, Wolbachia, microsatellites Résumé: Wolbachiaest une alpha proteo-bactérie endosymbiotique présente chez Armadillidiumvulgare. Sa transmission verticale lui permet de se transmettre de la mère aux descendants via le cytoplasme des ovocytes. Considérée comme un parasite de la reproduction elle peut convertir les mâles en femelles fonctionnelles capables de se reproduire; la propagation de la bactérie est ainsi favorisée. La présence de Wolbachia peut également avoir des conséquences sur la structuration génétique des populations (Verne et al 2012). En effet, certaines populations infectées présentent des sex-ratios déséquilibrés pouvant atteindre 74% de femelles et ainsi limiter le nombre de mâles reproducteurs (Verne et al. 2012). Les mâles étant indispensables au maintien de la population, il est légitime de se demander quels sont les processus à l'origine de leur maintien face à une bactérie féminisante. Chez A. vulgare, Wolbachia est connue pour jouer un rôle dans les choix pré-copulatoires. En effet, les femelles infectées vont se reproduire moins souvent que les femelles génétiques, et les mâles vont investir plus de sperme lors d accouplement avec des femelles génétiques non infectées (Moreau et al. 2001). Munies d'un réceptacle séminal, les femelles peuvent stocker, sur une longue durée, le sperme provenant de différents mâles. On peut donc observer, dans une porté, des descendants issus de plusieurs pères (i.e. multipaternité) (Verne et al 2007). La multipaternité couplée aux choix pré-copulatoires favoriseraient le maintien des mâles, la diversité génétique et limiteraient l'expansion de Wolbachia au sein de la population.toutefois, les conséquences de tels processin ont pas été testées dans la nature. Lors de la saison d'échantillonnage 2013, des femelles gravides, infectées et non infectées, issues de différentes populations, ont été prélevées sur le terrain. Les portées obtenues ont été isolées et conservées en laboratoire. L'objectif de ce stage sera de déterminer le statut d'infection des descendants afin d'estimer le taux de transmission de la bactérie. Dans un deuxième temps, l'étudiant génotypera, à l'aide de marqueur microsatellites, les descendants dans le but d'évaluer le nombre de partenaires (multipaternité) participant à la reproduction des femelles infectées et non infectées. Références bibliographiques : Moreau J, Bertin A, Caubet Y, Rigaud T. (2001) Sexual selection in an isopod with Wolbachia induced sex reversal: males prefer real females. Journal of evolutionary biology, 14(3),

10 Verne S, Moreau J, Caubet Y, Bouchon D, Johnson M, Grandjean F (2007) Male mating success during parturialintermults in the terrestrials isopodarmadillidiumvulgare revealed by the use of a microsatellite locus.journal of Crustacean Biology, 27(2): Verne S, Johnson M, Bouchon D, Grandjean F (2012) Effects of parasitic sex-ratio distorters on host genetic structure in the Armadillidiumvulgare Wolbachia association. Journal of Evolutionary Biology. 25(2): Techniques, méthodologies mises en œuvre : Biologie moléculaire : extraction d ADN, PCR, marqueurs microsatellites Compétences particulières souhaitées : Le candidat devra être fortement motivé par la recherche et par la génétique des populations. Des connaissances en biologie moléculaire seront un plus. Liste complète des sujets de stage d EES sur le site du département : et et du laboratoire :

11 L3 Écologie Biologie des Organismes M1Écologie et Biologie des Populations Internship proposal Supervisor(s): Encadrant : Valette, Victorien, Etudiant en thèse, 40 avenue du Recteur PineauF POITIERS Cedex, , victorien.valette@univ-poitiers.fr Co-encadrant : Grandjean Frédéric, professeur,40 avenue du Recteur PineauF POITIERS Cedex, , frederic.grandjean@univ-poitiers.fr Title: Estimation of Wolbachia impact on the multipaternity in Armadillidium vulgare Key words: Multipaternity, Armadillidiumvulgare, Wolbachia, microsatellites Abstract: In Armadillidiumvulgare,Wolbachia is anendosymbiotic alpha proteobacteria. Vertical transmission of Wolbachia allows the infection of host's offspring. Considered as a reproductive parasite, this bacteria can convert males into females able to reproduce; so its propagation is favored. Equally, Wolbachia can influence the genetic structuring of host populations (Verne et al 2012). Thus, some infected populations show unbalanced sex ratios with 74% of females and so with a limited number of reproductive males (Verne et al 2012). Males being crucial for population maintenance, we can ask what processes are responsible for male persistence. In A. vulgare, Wolbachia influences mate choices. Indeed, infected females reproduce less than uninfected ones and males invest less sperm in infected females than in uninfected ones (Moreau et al. 2001). With a seminal receptacle, females can store, over a long period, sperm from different males. We can therefore observe, in a brood, descendants from different fathers (i.e.multipaternity) ( Verne et al 2007). Associated to mate choice, the multipaternity could favor male maintenance, genetic diversity and could limit Wolbachia expansion within populations. However, this has never been tested from wild populations. During the 2013 sampling season, gravid females, infected and uninfected and from different populations were collected in the field. Obtained broods were isolated and stored in the lab. This training course aims to determine the infection statute of offspring in order to estimate the Wolbachia transmission rate. In a second hand, the student will genotype, using microsatellite markers, the offspring in order to assess the number of partners (multipaternity) involved in the reproduction of infected and uninfected females. References: Moreau J, Bertin A, Caubet Y, Rigaud T. (2001) Sexual selection in an isopod with Wolbachia induced sex reversal: males prefer real females. Journal of evolutionary biology, 14(3), Verne S, Moreau J, Caubet Y, Bouchon D, Johnson M, Grandjean F (2007) Male mating success during parturialintermults in the terrestrials isopod Armadillidiumvulgare revealed by the use of a microsatellite locus. Journal of Crustacean Biology, 27(2): Verne S, Johnson M, Bouchon D, Grandjean F (2012) Effects of parasitic sex-ratio distorters on host genetic structure in the Armadillidiumvulgare Wolbachia association. Journal of Evolutionary Biology. 25(2):

12 Methodology: MolecularBiology: DNA extraction, PCR, microsatellites markers Otherrequirements: The candidate shouldbehighly motivatedby the researchandpopulation genetics. Knowledgein molecularbiologywill bea plus. Complete list of internship proposals on the department and lab websites: : -

13 L3 Écologie Biologie des Organismes M1Écologie et Biologie des Populations Proposition de stage Encadrement : Yves CAUBET Titre du stage : Sélection sexuelle chez les Isopodes terrestres : Déterminisme du comportement de sélection du partenaire par les femelles d Armadillidium vulgare Mots clés : Sélection sexuelle Comportement Physiologie de la reproduction Succès reproducteur Résumé: Ce projet s inscrit dans le prolongement d une précédente étude ayant démontré un comportement de sélection du partenaire chez les femelles Armadillidium vulgare déjà accouplées. Ce comportement de résistance est à mettre en relation avec la capacité chez cette espèce de stocker le sperme d un premier accouplement dans une spermathèque. Les femelles n ont donc pas à s accoupler une nouvelle fois avant une seconde saison de ponte. Alors que de nombreuses études s intéressent au déroulement de l accouplement chez des individus vierges, selon leur statut d infection par exemple, peu de données existent sur les futures stratégies des femelles déjà fécondées. Une fois son succès reproducteur garanti par une première fécondation, la femelle peut ensuite sélectionner de manière plus importante un éventuel partenaire supplémentaire en évaluant sa valeur adaptative. Si elle accepte ce nouvel accouplement, les spermes des deux mâles seront ensuite utilisés pour les reproductions futures, augmentant d autant sa fitness. Le protocole d étude, vraisemblablement focalisé sur une seule espèce, testera différentes combinaisons de facteurs pouvant influencer ce comportement de résistance, tant sur les caractéristiques des mâles que sur l état physiologique des femelles. Parmi ces facteurs, le statut d infection à Wolbachia (bactérie parasite de la reproduction) ainsi que d autres caractéristiques intrinsèques des femelles seront considérés. Références bibliographiques : Moreau J., Seguin S., Caubet Y. & Rigaud T Female remating and sperm competition patterns in a terrestrial crustacean. Animal behavior 64, Caubet Y., Huchault P. & Mocquard J.-P Biotic triggers of female reproduction in the terrestrial isopod Armadillidium vulgare. Ethology, Ecology and Evolution, 10, Miyatake T., Chapman T. and partridge L Mating induced inhibition of remating in female mediteranean fruit flies Ceratitis capitata. Journal of Insect Physiology, 45, Singh S.R., Singh B.N. & Hoenigsberg H.F Female remating, sperm competition and sexual selection in Drosophila. Genetics and Molecular Research, 1, Techniques, méthodologies mises en œuvre : Tests de choix, Analyse fine des comportements, Traitements des données, Analyse chimique le cas échéant Compétences particulières souhaitées : Liste complète des sujets de stage d EES sur le site du département : et

14 M1 Ecologie et Biologie des Populations Proposition de stage Encadrement : Marie Vagner, Attachée Temporaire à l Enseignement et à la Recherche Isabelle Marcadé, Maître de conférences UMR 7267 Ecologie et Biologie des Interactions CNRS-Université de Poitiers Equipe EES (Ecologie, Evolution Symbiose) Titre du stage : IMPACT DE LA BACTERIE FEMINISANTE WOLBACHIA SUR LE METABOLISME ENERGETIQUE DE SON HOTE, L'ISOPODE TERRESTRE A. VULGARE Mots clés : Wolbachia, métabolisme énergétique, performances physiologiques, fitness Résumé: En milieu naturel, les endosymbiotes présentent des effets variables sur leur hôte, brouillant la distinction entre mutualisme (effet positif) et parasitisme (effet négatif). Parmi les endosymbiotes connus pour présenter divers effets sur les aptitudes de leur hôte, la bactérie du genre Wolbachia est la plus répandue chez les arthropodes. Plusieurs études ont décrit Wolbachia comme influençant négativement les performances physiologiques de leur hôte, tels que la survie (Fleury et al ; Braquart-Varnier et al. 2008), la taille (Hoffman et Turrelli 1988), les performances immunitaires (Braquart-Varnier et al ; Sicard et al. 2011) ou locomotrices (Fleury et al. 2000), la fécondité (Johanowicz et Hoy 1999), la fertilité, la production spermatique, ou encore le choix d accouplement (Rigaud et Moreau, 2004). Ces différentes performances physiologiques ont un coût énergétique pour l hôte. Elles dépendent alors de la quantité d énergie, encore appelée capacité métabolique aérobie, dont l hôte dispose pour les effectuer (Fry 1971). La réduction de ces performances par Wolbachia pourrait traduire une limitation de la capacité de dépense énergétique de la part de l hôte, liée à une réduction de sa capacité métabolique aérobie par la bactérie. Bien que l effet de Wolbachia sur différentes fonctions physiologiques de son hôte ait souvent été mesuré, le coût métabolique de l infection en tant que tel n a jamais été mesuré directement. La réduction des performances physiologiques de l hôte par Wolbachia laisse penser que la bactérie induit une réduction de la capacité métabolique de son hôte. Celui-ci est alors susceptible de compenser par une augmentation de sa capacité anaérobie. Par ailleurs, comme montré au niveau de l expression de certains gènes chez A. vulgare (Chevalier et al. 2012), et au niveau enzymatique chez le moustique Aedes (Brennan 2008 ; Pan et al ; Andrews et al. 2012), on peut s attendre à une augmentation du stress oxydatif au niveau enzymatique et moléculaire chez A. vulgare en réponse à l infection. L objectif de cette étude est d évaluer le coût métabolique de l infection par Wolbachia sur la capacité métabolique aérobie, le métabolisme anaérobie et le stress oxydatif du cloporte A. vulgare, espèce modèle pour étudier l impact de Wolbachia féminisantes (Rigaud 1997 ; Bouchon et al. 2008; Cordaux et al. 2011). La capacité aérobie sera mesurée à travers la capacité mitochondriale dont elle dépend directement, aux niveaux cellulaire et moléculaire. Le métabolisme anaérobie et le stress oxydatif seront quantifiés aux niveaux cellulaire et moléculaire.

15 Références bibliographiques : Andrews ES, Crain PR, Fu Y, et al. (2012) Reactive Oxygen Species Production and Brugia pahangi Survivorship in Aedes polynesiensis with Artificial Wolbachia Infection Types. PLoS Pathogens 8:e Braquart-Varnier C, Lachat M, Herbinière J, et al. (2008) Wolbachia Mediate Variation of Host Immunocompetence. PLoS ONE 3:e3286. Brennan LJ, Keddie BA, Braig HR, Harris HL (2008a) The Endosymbiont Wolbachia pipientis Induces the Expression of Host Antioxidant Proteins in an Aedes albopictus Cell Line. PLoS ONE 3:e2083. Chevalier F, Herbinière-Gaboreau J, Charif D, et al. (2012) Feminizing Wolbachia: a transcriptomics approach with insights on the immune response genes in Armadillidium vulgare. BMC microbiology 12:S1. Cordaux R, Bouchon D, Grève P (2011) The impact of endosymbionts on the evolution of host sexdetermination mechanisms. Trends in Genetics 27: Fleury F, Vavre F, Ris N, et al. (2000) Physiological cost induced by the maternally-transmitted endosymbiont Wolbachia in the Drosophila parasitoid Leptopilina heterotoma. Parasitology 121 Pt 5: Fry, F.E.J The effect of environmental factors on the physiology of fish. In Environmental relations and behavior. Vol. VI. Edited by W.S. Hoar and D.J. Randall. Academic Press, New York. pp Hoffmann AA, Turelli M (1988) Unidirectional incompatibility in Drosophila simulans: inheritance, geographic variation and fitness effects. Genetics 119: Johanowicz DL, Hoy MA (1999) Wolbachia infection dynamics in experimental laboratory populations of Metaseiulus occidentalis. Entomologia Experimentalis et Applicata 93: Pan X, Zhou G, Wu J, et al. (2011) Wolbachia induces reactive oxygen species (ROS)-dependent activation of the Toll pathway to control dengue virus in the mosquito Aedes aegypti. Proceedings of the National Academy of Sciences 109:E23 E31. Rigaud T (1997) Inherited microorganisms and sex determination of arthropod hosts. In: O'Neill SL, Hoffmann AA, Werren JH, Influential passengers: inherited microorganisms and arthropod reproduction. New York: Oxford University Press Rigaud T, Moreau J (2004) A cost of Wolbachia-induced sex reversal and female-biased sex ratios: decrease in female fertility after sperm depletion in a terrestrial isopod. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 271: Sicard M, Chevalier F, Vlechouver M, et al. (2010) Variations of immune parameters in terrestrial isopods: a matter of gender, aging and Wolbachia. Naturwissenschaften 97: Techniques, méthodologies mises en œuvre : Extraction ADN / ARN ; mesure d activité enzymatique, mesure d expression de gènes Compétences particulières souhaitées : Motivation Rigueur - Autonomie

16 M1 Ecology and Population Master thesis proposal Supervisor(s): Marie Vagner, Attachée Temporaire à l Enseignement et à la Recherche Isabelle Marcadé, Maître de conférences UMR 7267 Ecologie et Biologie des Interactions CNRS-Université de Poitiers Equipe EES (Ecologie, Evolution Symbiose) Title: IMPACT OF INFECTION BY FEMINIZING BACTERIA Wolbachia ON THE METABOLISM OF ITS HOST, THE TERRESTRIAL ISOPOD A. VULGARE Key words: Wolbachia, energetic metabolism, physiological performances, fitness Abstract: In the wild, endosymbionts have varying effects on their host, blurring the distinction between mutualism (positive effect) and parasitism (negative effect). Among endosymbionts having various effects on the abilities of their host, bacteria of the genus Wolbachia is the most widespread in arthropods. Several studies have described that Wolbachia negatively influences some physiological performances of their host, such as survival (Fleury et al. 2000; Braquart-Varnier et al. 2008), size (Hoffman and Turrelli, 1988), immune performance (Braquart-Varnier et al 2008; Sicard et al 2011), locomotion (Fleury et al. 2000), fecundity (Johanowicz and Hoy, 1999), fertility, sperm production, or the mating choice (Rigaud and Moreau 2004). These different physiological performances have an energy cost to the host. They then depend on the amount of energy, also called aerobic metabolic capacity, available to the host to perform them (Fry 1971). Reducing the performance by Wolbachia may reflect a limitation of the capacity of energy expenditure from the host, due to a reduction in its aerobic metabolic capacity by the bacteria. Although the effect of the bacteria on its host s physiological functions has often been measured, the direct metabolic cost of the infection has never been measured directly. The reduction of the host s physiological performances by Wolbachia suggests a reduction of the metabolic capacity of its host by Wolbachia. The host could then possibly compensate increasing its anaerobic capacity. Furthermore, as shown through the gene expression level by Chevalier et al (2012) in A. vulgare, and the enzyme level in the mosquito Aedes (Brennan 2008, Pan et al 2011; Andrews et al 2012), one can expect an increase in oxidative stress and enzymatic molecular level in the host in response to infection. The objective of this study is to evaluate the metabolic cost of Wolbachia infection on aerobic metabolic capacity, anaerobic metabolism and oxidative stress in the woodlouse Armadillidium vulgare, considered as the major model for studying the impact of Wolbachia (Rigaud 1997; Cordaux et al. 2011). Aerobic capacity will be measured across the mitochondrial capacity, of which it depends directly, at the cellular and molecular levels. Anaerobic metabolism and oxidative stress will be quantified at the cellular and molecular levels. References: Andrews ES, Crain PR, Fu Y, et al. (2012) Reactive Oxygen Species Production and Brugia pahangi Survivorship in Aedes polynesiensis with Artificial Wolbachia Infection Types. PLoS Pathogens 8:e Bouchon D, Rigaud T, Juchault P (1998) Evidence for widespread Wolbachia infection in isopod crustaceans:

17 molecular identification and host feminization. Proceedings of the Royal Society of London Series B: Biological Sciences 265: Braquart-Varnier C, Lachat M, Herbinière J, et al. (2008) Wolbachia Mediate Variation of Host Immunocompetence. PLoS ONE 3:e3286. Brennan LJ, Keddie BA, Braig HR, Harris HL (2008a) The Endosymbiont Wolbachia pipientis Induces the Expression of Host Antioxidant Proteins in an Aedes albopictus Cell Line. PLoS ONE 3:e2083. Chevalier F, Herbinière-Gaboreau J, Charif D, et al. (2012) Feminizing Wolbachia: a transcriptomics approach with insights on the immune response genes in Armadillidium vulgare. BMC microbiology 12:S1. Cordaux R, Bouchon D, Grève P (2011) The impact of endosymbionts on the evolution of host sexdetermination mechanisms. Trends in Genetics 27: Fleury F, Vavre F, Ris N, et al. (2000) Physiological cost induced by the maternally-transmitted endosymbiont Wolbachia in the Drosophila parasitoid Leptopilina heterotoma. Parasitology 121 Pt 5: Fry, F.E.J The effect of environmental factors on the physiology of fish. In Environmental relations and behavior. Vol. VI. Edited by W.S. Hoar and D.J. Randall. Academic Press, New York. pp Hoffmann AA, Turelli M (1988) Unidirectional incompatibility in Drosophila simulans: inheritance, geographic variation and fitness effects. Genetics 119: Johanowicz DL, Hoy MA (1999) Wolbachia infection dynamics in experimental laboratory populations of Metaseiulus occidentalis. Entomologia Experimentalis et Applicata 93: Pan X, Zhou G, Wu J, et al. (2011) Wolbachia induces reactive oxygen species (ROS)-dependent activation of the Toll pathway to control dengue virus in the mosquito Aedes aegypti. Proceedings of the National Academy of Sciences 109:E23 E31. Rigaud T (1997) Inherited microorganisms and sex determination of arthropod hosts. In: O'Neill SL, Hoffmann AA, Werren JH, Influential passengers: inherited microorganisms and arthropod reproduction. New York: Oxford University Press Rigaud T, Moreau J (2004) A cost of Wolbachia-induced sex reversal and female-biased sex ratios: decrease in female fertility after sperm depletion in a terrestrial isopod. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 271: Sicard M, Chevalier F, Vlechouver M, et al. (2010) Variations of immune parameters in terrestrial isopods: a matter of gender, aging and Wolbachia. Naturwissenschaften 97: Methodology: DNA / RNA extraction, enzyme activity measurement, measurement of gene expression Other requirements: Motivation - Rigor - Autonomy

18 L3 Écologie Biologie des Organismes M1Écologie et Biologie des Populations Proposition de stage Encadrement : Richard, Freddie-Jeanne Maître de conférences, L boratoire Ecologie et Biologie des interactions, Poitiers. Tel : Freddie.jeanne.richard@univ-poitiers.fr Titre du stage : Evolution de l impact de Wolbachiasur le comportement des isopodes terrestres Mots clés : Comportement, Ecologie chimique, symbiose, traits d histoire de vie, selection sexuelle Résumé: La plupart des recherches sur Wolbachia se sont concentrées sur l étendue de cet endoparasite dans le règne animal, sa diversité, et ses conséquences sur l évolution et la structure des populations des organismes hôtes. Cependant de nombreux effets de la bactérie sur son hôte restent à élucider. La présence de Wolbachia s accompagne de changements sur la reproduction des hôtes infectés et induit un grand nombre de modifications variant selon l espèce hôte : l incompatibilité cytoplasmique (Yen and Barr, 1971), la mort des mâles (Jiggins et al., 1998), la parthénogenèse thélytoque (Stouthamer et al., 1993) et la féminisation des mâles génétiques (Rousset et al., 1992). La féminisation des mâles génétiques à été démontrée chez différentes espèces d isopodes terrestres (Bouchon et al., 1998).Ces crustacés, isopodes terrestres, sont reconnus comme modèle établi et propice à l étude de la coévolution hôte parasite et aux conséquences de la féminisation des mâles sur la population. L objectif du stage est d élucider l impact de Wolbachia sur le comportement de son hôteet plus particulièrement les conséquences d une infection sur son système de perception. Des suivis sur des mâles génétiques féminisés depuis un an ainsi que sur des mâles féminisé récemment féminisés sont envisagés. En parallèle, l étude de l évolution de la signature chimique des individus est envisagée. Ce Projet s articule entre l éthologie, l écologie chimique et la biologie moléculaire (indispensable à la détection et la caractérisation de Wolbachia). Références bibliographiques : Beauché et Richard, The best timing for mate choice. Plos one Techniques, méthodologies mises en œuvre : Observations comportementales, Chromatographie en phase gazeuse, biologie moléculaire possible Compétences particulières souhaitées : Profil du candidat : fortement motivé par la recherche et l éthologie en particulier des observations comportementales fines. Le candidat devra être ouvert à l apprentissage de nouvelles techniques complémentaires à l approche éthologique. Des connaissances solides en anglais sont indispensables. Liste complète des sujets de stage d EES sur le site du département : et

19 et du laboratoire :