Acquisition de gènes symbiotiques par transfert horizontal de gène chez les Aphidés. Naruo Nikoh and Atsushi Nakabachi

Transcription

1 Acquisition de gènes symbiotiques par transfert horizontal de gène chez les Aphidés Naruo Nikoh and Atsushi Nakabachi

2 Acyrthosiphon pisum Puceron du pois Parasite de nombreuses plantes cultivées ou sauvages 2,5 à 4,4 mm de long

3 Buchnera aphidicola Gamma protéobactérie, famille des entérobactéries Endosymbiote obligatoire Transmission maternelle Bactériocytes

4 Introduction Nombreuses transmissions verticales de Buchnera à travers les générations Évolution du mutualisme : ni l un ni l autre ne peut se reproduire en absence de l autre Absence de prolifération de Buchnera Retard de croissance et stérilité pour le puceron Apport de nutriments essentiels non synthétisés par le puceron Co-évolution avec l hôte -> perte de gènes indispensables à la vie de la bactérie

5 Introduction Autres bactéries intracellulaires transmises par la mère = «symbiotes secondaires» : Rickettsia Spiroplasma Gamma-protéobactéries Partagés entre des lignées d insectes divergentes Acquisition de fragments génomiques au cours de l évolution

6 Introduction Ancienne étude : Identification de gènes fortement exprimés dans bactériocytes 2 gènes : ADNc (R2C00214 et R2C00193) Cette étude : homologie avec gènes procaryotes mais pas avec gènes de Buchnera Southern blot : encodés dans le génome du puceron Analyse détaillée de ces gènes Position phylogénétique Structure des domaines Expression des profils -> histoire évolutionnaire et rôles fonctionnels

7 Résultats Dans cette étude : 2 gènes : R2C00214 : une seule séquence (AB435382) R2C00193 : 2 séquences (AB et AB435385) Bases de données

8 R2C00214 AB435382

9 R2C00193 AB435384

10 R2C00193 AB435385

11 Résultats 2 gènes étudiés : R2C00214 codant pour LdcA R2C00193 codant pour rlpa Ils ont étudiés : Séquence des protéines Domaine de structure de la protéine

12 LD carboxypeptidase (R2C00214)

13 LD carboxypeptidase (R2C00214)

14 Rare lipoprotéine A = rlpa (R2C00193)

15 Rare lipoprotéine A = rlpa (R2C00193) 3 exons / 2 introns Structure chimérique -> remaniement d exon portant sur des éléments procaryotes et eucaryotes.

16 Résultats Etude de l acquisition de ces gènes par des transferts de gènes : Phylogénie de LdcA Phylogénie de rlpa Etude du niveau d expression des deux protéines

17 Phylogénie de LdcA

18 Phylogénie de LdcA Acquisition du gène de LdcA chez le puceron par transfert latéral de gène de Wolbachia ou d autres bactéries rickettsies, symbiotes intracellulaires d insectes Acquisition chez les ancêtres du puceron et champignon du gène de LdcA à partir de bactéries issues de lignées différentes

19 Phylogénie de rlpa Basée sur l alignement des domaines DPBB chez 3 espèces de pucerons et des bactéries Résultats sans grand soutien statistique rlpa non présente chez eucaryotes, sauf pucerons Acquisition du gène de rlpa chez l ancêtre de ces 3 espèces de pucerons par transfert de gène d une bactérie

20 Niveaux d expression de LdcA et rlpa Protéines activement transcrites dans bactériocytes LdcA : 11,6 fois plus abondante dans bactériocytes rlpa : 154 fois plus abondante dans bactériocytes Rôle important dans le maintien de la relation symbiotique avec le mutualiste obligatoire, Buchnera

21 Discussion Gènes (LdcA, rlpa) codés dans le génome du puceron, fortement exprimés dans les bactériocytes -> sensiblement similaires à des gènes bactériens (LdcA et rlpa) -> transfert de gènes bactériens Orthologues de ces gènes absents chez Buchnera -> LdcA et rlpa aident à la survie de Buchnera

22 Discussion LdcA = enzyme requise pour recycler le peptidoglycane -> rôle essentiel dans la survie bactérienne -> puceron contrôle la prolifération de Buchnera rlpa : rôle fonctionnel chez les bactéries pas très bien connu rlpa fortement exprimée dans les bactériocytes -> gène essentiel pour Buchnera

23 Conclusion Acquisition de gènes bactériens chez le puceron par transfert de gène afin de maintenir la bactérie mutualiste obligatoire, Buchnera Analyse phylogénétique : gène dérivé d une rickettsie proche de Wolbachia Intérêt : Gènes conservent leur fonctionnalité Forte expression dans les bactériocytes

24 Merci pour votre attention