Impact des bactéries féminisantes du genre Wolbachia sur l'évolution des chromosomes sexuels d'isopodes terrestres

Impact of a feminizing endosymbiotic bacteria (genus Wolbachia) on the evolution of terrestrial isopods sex chromosomes

• Auteur / Autrice : Thomas Becking
• Direction : Richard Cordaux, Clément Gilbert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie de l'environnement, des populations, écologie
• Date : Soutenance le 11/12/2017
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'environnement Gay Lussac (La Rochelle ; 2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ecologie et biologie des interactions - EBI (Poitiers ; 2012-....) - Ecologie et biologie des interactions / EBI
• Partenaire(s) de recherche : faculte : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées
• Jury : Président / Présidente : Nicolas Perrin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Richard Cordaux, Clément Gilbert, Sophie Beltran-Bech, Gabriel Marais
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nicolas Perrin, Susana M. Coelho

Mots clés

Mots clés contrôlés

Wolbachia

Oniscidés

Génomique

Chromosomes sexuels

Détermination génétique du sexe

Mots clés libres

Déterminisme du sexe

Hétérogametie

Chromosomes sexuels

Gènes à domaine DM

Wolbachia

Oniscidea

Génomique

Séquençage à haut débit

Sex determination

Heterogamety

Sex chromosomes

DM domain genes

Wolbachia

Oniscidea

Genomics

High-Throughput sequencing

Résumé

Les Oniscidea présentent une diversité remarquable de systèmes chromosomiques de déterminisme du sexe (hétérogamétie mâle XX/XY ou hétérogamétie femelle ZW/ZZ), dont l'origine reste encore largement inconnue à ce jour. Il a été proposé que ces différents systèmes puissent être le produit de la coévolution entre les isopodes terrestres et Wolbachia, une bactérie endosymbiotique féminisante transmise verticalement par voie ovocytaire. Dans le but de caractériser l'impact de l'endosymbiose à Wolbachia sur l'évolution des mécanismes de déterminisme du sexe, nous avons utilisé une combinaison d'approches génomique, transcriptomique et d'expression de gènes. Tout d'abord, le génome de l'espèce Armadillidium nasatum (caractérisée par un système XX/XY) a été généré et ensuite annoté structurellement et fonctionnellement. A partir de ce génome, des approches de génomique comparatives ont permis la caractérisation de séquences liées au chromosomes Y, afin de mieux comprendre les processus impliqués dans la dégénérescence des gonosomes. Afin d'identifier des effecteurs liés au déterminisme ou à la différenciation du sexe, une approche par gènes candidats a permis de caractériser des gènes à domaines DM, connus pour être impliqués dans le déterminisme du sexe de nombreuses espèces, et d'en mesurer l'expression au cours du temps. Enfin, une phylogénie des Oniscidea a été réalisée en parallèle d'expériences de réversion de sexe afin d'estimer le nombre et la direction des transitions de systèmes d'hétérogamétie au cours de l'évolution des isopodes terrestres. Ces travaux contribuent à illustrer l'impact de l'endosymbiose sur l'évolution des mécanismes de déterminisme du sexe de l'hôte.

Oniscidea show a remarkable diversity of chromosomal sex determination systems (male heterogamety XX/XY or female heterogamety ZW / ZZ). However, the origin of such diversity is still largely unknown to date. It has been proposed that these different systems may be the product of the coevolution between terrestrial isopods and Wolbachia, a feminizing endosymbiotic bacteria transmitted vertically through oocytes. In order to characterize the impact of Wolbachia endosymbiosis on the evolution of sex determination mechanisms, we used a combination of genomic, transcriptomic and gene expression approaches. First, the genome of the species Armadillidium nasatum (characterized by an XX/XY system) was generated and then structurally and functionally annotated. From this genome, a comparative genomic approach allowed us to characterize sequences Y-linked, in order to better understand the processes involved in the sex chromosome degeneration. In order to identify effectors potentially related to sex determination or differentiation, a candidate gene approach has been used to characterize DM-domain genes, known to be involved in the sex determination pathways of many species, and then to measure their expression over development. Finally, a Oniscidea phylogeny was generated in parallel with sex-reversal experiments in order to characterize the number and the direction of the transitions of heterogenetic systems during the terrestrial isopods evolution. This work emphasize the impact of endosymbiosis on the evolution of host sex determination mechanisms.