Etude de peptides de venin de fourmis : diversité moléculaire et lien avec la fonction immunitaire

A study of ant venom peptides : molecular diversity and involvement in the immune system

• Auteur / Autrice : Valentine Barassé
• Direction : Michel Treilhou, Elsa Bonnafé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Pathologie, Toxicologie, Génétique et Nutrition
• Date : Soutenance le 03/11/2020
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biochimie et Toxicologie des Substances Bioactives (Albi ; 2016-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Luc Gatti
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Treilhou, Elsa Bonnafé, Denis Servent, Marylène Poirié
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Denis Servent, Marylène Poirié

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fourmis

Biodiversité

Peptides

Mots clés libres

Biodiversité

Peptides bioactifs

Immunité innée

Venins

Fourmis

Biodiversity

Bioactive peptides

Innate immunity

Venoms

Ants

Résumé

Les venins d’animaux sont des bibliothèques naturelles de composés bioactifs optimisés au cours de l’évolution, appelés toxines. Les venins de nombreux animaux restent néanmoins inexploités, notamment ceux des insectes. Plusieurs études portant sur les venins de fourmis ont révélé que ces venins étaient riches en peptides. La caractérisation du peptidome du venin de Tetramorium bicarinatum a également permis de constater que, malgré la diversité de peptides matures, ces derniers se classent en 3 grandes familles de précurseurs dont certaines ont déjà été décrites chez d’autres hyménoptères. Il est de plus apparu que des gènes codant certains d’entre eux s’expriment en dehors du système vulnérant. Ces résultats posent les questions des mécanismes impliqués dans la diversification des toxines peptidiques de venins de fourmis, ainsi que leur rôle en dehors de la fonction venimeuse. Pour répondre à ces problématiques, la première partie de ce travail de thèse a consisté en la caractérisation via des approches protéotranscriptomiques, des venins de 7 espèces de fourmis appartenant aux différentes tribus phylogénétiques de la sousfamille des Myrmicinae, et du venin d’une espèce appartenant à une sous-famille proche, les Pseudomyrmecinae. Cent toxines peptidiques aux structures variées ont ainsi été identifiées et classées en 8 superfamilles de précurseurs. La seconde partie a consisté en l’exploration du lien entre les toxines peptidiques du venin de T. bicarinatum et son immunité innée via des méthodes de biologie moléculaire et cellulaire. La présence de transcrits codant certains peptides a été vérifiée dans des organes impliqués dans l’immunité innée (i.e. corps gras, tubes digestifs). L’expression des gènes les codant a également été évaluée suite à une infection bactérienne. Il a ainsi été montré que les transcrits codant les peptides de venin sélectionnés sont présents dans les organes testés, et que certains sont produits dans les corps gras en réponse à une infection bactérienne. Ces résultats confirment l’existence d’un lien entre les peptides de venin et l’immunité innée de la fourmi T. bicarinatum, bien que des études complémentaires soient nécessaires

Animal venoms are natural libraries of bioactive compounds, called toxins, which have been finetuned through the course of evolution. However, numerous venomous organisms are still neglected, especially venomous insects. Several studies of ant venoms revealed that they were peptide-rich. Furthermore, the characterization of the ant Tetramorium bicarinatum venom peptidome revealed that, despite the diversity of mature peptides, they belonged to 3 superfamilies of precursors, some of which have already been described in other aculeate hymenoptera. This study also observed that genes encoding some of them were expressed outside the venom apparatus. These results raise questions about the mechanisms involved in the diversification of peptide toxins from ant venoms, as well as their role apart from the venomous function. To address these issues, the first part of this thesis work consisted in the characterization via proteotranscriptomics approaches of 7 venoms from ants belonging to the different phylogenetic tribes of the Myrmicinae subfamily, and of the venom of one species. belonging to a close subfamily, the Pseudomyrmecinae. A total of 100 peptide toxins with various structures were thus identified and classified into 8 precursor superfamilies. The second part explored the link between peptide toxins of T. bicarinatum venom and its innate immunity via molecular and cellular biology methods. The presence of transcripts encoding certain peptides have been verified in organs which are involved in innate immunity of insects (i.e. fat bodies, digestive tracts). The expression of the genes encoding them has also been evaluated following a bacterial infection. It has thus been shown that the transcripts encoding the selected venom peptides are present in the organs tested, and that some are produced in fat bodies in response to a bacterial infection. These results confirm the existence of a link between the venom peptides and the innate immunity of the ant T. bicarinatum, although further studies are needed