Caractérisation des capacités de régulation génétique de la bactérie Buchnera aphidicola en liaison avec sa fonction symbiotique chez le puceron Acyrthosiphon pisum

Characterization of the genetic regulatory capabilities of the bacterium Buchnera aphidicola in relation with its symbiotic function in the Aphid acyrthosiphon pisum

• Auteur / Autrice : José Viñuelas
• Direction : Federica Calevro, Jean-Michel Fayard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbes et Interactions
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Lyon, INSA

Mots clés

Mots clés contrôlés

Leucine

Plasmides

Transcriptome

Chromosomes

Pucerons

Buchnera

Symbiose

Microbiologie

Résumé

L'association entre la bactérie Buchnera aphidicola et les pucerons est l'un des modèles de symbiose les plus étudiés aux plans évolutif, biochimique et plus récemment moléculaire. Il est admis que Buchnera fournit les acides aminés essentiels aux pucerons, qui se nourrissent de la sève phloémienne des plantes, aliment particulièrement pauvre en apports protéiques. La question des mécanismes de régulation du symbiote en réponse aux exigences nutritionnelles de son hôte reste cependant ouverte. Pour répondre à cette question, dans la première partie de cette thèse, nous avons analysé les relations entre l'expressivité des gènes et l'organisation du chromosome de Buchnera et montré qu'il existe une influence réciproque entre ces deux paramètres. Dans la deuxième partie de ce travail nous avons mis en évidence que la bactérie est capable d'ajuster la néosynthèse de leucine en réponse à des concentrations changeantes de cet acide aminé dans l'alimentation de son hôte. Les mécanismes moléculaires sous-jacents sont constitués par une réponse transcriptionnelle rapide complétée, plus tardivement, par une modification du nombre de copies du plasmide pLeu, portant les gènes de biosynthèse de la leucine. L'ensemble de ces résultats suggère que Buchnera a conservé, malgré la réduction de son génome, des capacités régulatrices essentielles pour l'adaptation du puceron aux contraintes de son environnement.

The association between the bacterium Buchnera aphidicola and the aphids is one of the best studied examples of symbiosis in terms of evolution, biochemical exchanges and, more recently, molecular interactions. It is admitted that Buchnera provides the insects with essential amino acids, nutrients in short supply in the sole source of food for aphids, the plant phloem sap. However, the question of the molecular mechanisms regulating the response of the symbiont to the changing demands imposed by the host remains open. To answer this question, in the first part of this thesis, we analyzed the relationships between gene expression levels and chromosome organization in Buchnera, and we showed a reciprocal influence of these two parameters. In the second part of this work, we demonstrated that the bacterium is able to adjust its leucine biosynthesis levels in response to variations of the concentration of this amino acid in the aphids diet. The underlying molecular mechanisms consist of a fast transcriptional response, followed by a modification of the copy number of the pLeu plasmid, which carries the leucine biosynthetic genes. All these results suggest that Buchnera has preserved, in spite of the reduction of its genome, regulatory capabilities that are essential for the aphids adaptation to environmental constraints.