Écologie des drosophiles et de leurs symbiotes microbiens en conditions naturelles

Ecology of Drosophila flies and their microbial symbionts under natural conditions

• Auteur / Autrice : Robin Guilhot
• Direction : Simon Fellous
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des Interactions
• Date : Soutenance le 19/05/2020
• Etablissement(s) : Montpellier, SupAgro
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale GAIA Biodiversité, agriculture, alimentation, environnement, terre, eau (Montpellier ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Biologie pour la Gestion des Populations - UMR CBGP (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Elodie Vercken
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Simon Fellous, Elodie Vercken, Edouard Jurkevitch, Luis-Miguel Chevin
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Elodie Vercken, Edouard Jurkevitch

Mots clés

Mots clés libres

Symbiose

Drosophila

Nutrition

Transmission

Plasticité phénotypique

Microorganisme extracellulaire

Symbiosis

Drosophila

Nutrition

Transmission

Phenotypic plasticity

Extracellular microorganism

Résumé

Les symbioses et le microbiote sont devenus des sujets d’étude prioritaires, souvent explorés grâce à l’organisme modèle Drosophila. Pourtant, nos connaissances des relations naturelles entre drosophiles et symbiotes microbiens, c’est à dire en dehors du laboratoire, sont fragmentaires. Or, comprendre la coévolution entre hôte et symbiotes microbiens nécessite une fine description des effets des partenaires symbiotiques les uns sur les autres. Dans cette thèse, j’ai étudié de façon empirique les interactions entre drosophiles (Drosophila melanogaster et D. suzukii) et symbiotes extracellulaires (bactéries et levures) avec des souches sauvages et dans des conditions qui reproduisaient la nature. Ma thèse a porté sur les trois questions suivantes : (i) comment les drosophiles acquièrent et conservent-elles ces microorganismes tout au long de leur cycle de vie ; (ii) quels sont les effets de ces microorganismes sur le développement de leurs hôtes ; (iii) comment ces microorganismes interagissent-ils entre eux ? Mes travaux ont révélé que levures et bactéries sont plus que des sources de nourriture (i.e. acquisition des ressources) puisqu’elles influencent également comment la larve alloue ses ressources entre traits d’histoire de vie (i.e. plasticité développementale). L’étude des phases d’acquisition et de transmission des symbiotes microbiens par l’insecte en conditions proches de la nature a montré que ceux-ci sont partiellement acquis de l’environnement, conservés entre différents stades de vie, transmis entre générations et lors de l’accouplement. Par ailleurs, j’ai découvert de substantielles interactions entre symbiotes microbiens affectant leur multiplication et leur transmission entre stades de vie de l’hôte. Mon travail révèle une certaine complexité des interactions naturelles entre drosophiles et leurs symbiotes microbiens. Il démontre non seulement que ces interactions sont durables, mais également qu’elles sont composées d’effets imbriqués, simultanés et invisibles dans les systèmes nécessairement simplifiés des laboratoires. Mes travaux apportent également des pistes pour améliorer le contrôle des populations de D. suzukii.

Microbiota and symbiotic interactions are priority topics that are often explored using the Drosophila model organism. However, existing knowledge of natural relationships, i.e. in situ, between Drosophila flies and microbial symbionts is fragmented. Understanding coevolution between a host and its microbial symbionts requires a detailed understanding of the co-effects between symbiotic partners. In this PhD, I empirically studied the interactions between Drosophila flies (the model organism D. melanogaster and the pest species D. suzukii) and extracellular microbial symbionts (bacteria and yeasts) using wild strains under near-natural conditions. I investigated three main questions: (i) how do Drosophila flies acquire and transmit their microbial symbionts along their life cycle; (ii) how do these microorganisms affect host development; (iii) how do these microorganisms interact? My work revealed that yeasts and bacteria are not simply sources of nutrition (i.e. resource acquisition) for Drosophila but also influence how fly larva allocate resources between different life history traits (i.e. developmental plasticity). Second, the conducted study on microbial acquisition and transmission phenomena under near-natural conditions showed that symbionts are partially acquired from the environment, conserved through different life stages, and transmitted between generations and through mating. Thirdly, I found substantial interactions between microbial symbionts that affect their multiplication and transmission between host generations. These results reveal natural interactions of some complexity between Drosophila flies and their microbial symbionts. This demonstrates not only that these interactions are durable but also composed of nested effects that are simultaneous and invisible in obligatorily simplified laboratory systems. In addition, this work brings new elements likely to improve population control of the pest D. suzukii.