Le mobilome de la noctuelle de la tomate, Helicoverpa armigera (Lepidoptera : Noctuidae) : étude génomique et transcriptomique

The mobilome of the cotton bollworm, Helicoverpa armigera (Lepidoptera : Noctuidae) : génomic and transcriptomic studies

• Auteur / Autrice : Khouloud Klai
• Direction : Nathalie Casse, Maha Mezghani Khemakhem
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des organismes
• Date : Soutenance le 01/06/2022
• Etablissement(s) : Le Mans en cotutelle avec Université de Tunis El Manar
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Biologie des Organismes, Stress, Santé, Environnement (Le Mans) - Biologie des Organismes- Stress- Santé- Environnement [Le Mans Université] / BiOSSE
• Jury : Président / Présidente : Aly Raïes
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nathalie Casse, Maha Mezghani Khemakhem, Aly Raïes, Sabine Carpin
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Gaëlle Le Goff, Sonia Boukhris-Bouhachem

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génome

Transposons

Résistance aux insecticides

Helicoverpa armigera

Mots clés libres

1.Helicoverpa armigera

2.Helicoverpa zea

3.Bioinformatique

4.Elements transposable

5.Evolution

6.Résistance aux insecticides

7. génes de défensome

1. Helicoverpa armigera

2.Helicoverpa zea

3.Bioinformatic

4.Transposable elements

5.Evolution

6.Insecticides resistance

7.Defensome genes

Résumé

Les noctuelles, Helicoverpa armigera et Helicoverpa zea, sont reconnues comme les deux espèces les plus nuisibles de leur genre. Jusqu’à présent de nombreux cas de résistance aux insecticides ont été signalés dans le monde. Cette résistance a été développée, vis-à-vis des pyréthroïdes, des organophosphorés, des carbamates, des organochlorés et récemment contre la lactone macrocyclique spinosad et plusieurs toxines de Bacillus thuringiensis. L'évolution de la sensibilité de ces espèces aux insecticides conventionnels constitue une menace majeure pour l'agriculture. La résistance aux insecticides a été souvent liée à des insertions d'éléments transposables (ETs) dans des gènes du défensome.L'objectif de cette thèse est d’étudier les ETs et leurs positions dans les gènes du défensome. Pour ce faire, nous avons tout d’abord annoté le génome de la noctuelle H. armigera en ETs en combinant différentes approches bioinformatique. Les résultats obtenus ont montré que les ETs constituent 12, 86% du génome. Les éléments de classe I représentent 46,71% et ceux de classe II 53,29%. Parmi les éléments de classe I, les principales superfamilles sont les éléments Short and Long Interspersed Nuclear Elements (SINEs et LINEs). Les éléments de classe II sont principalement des Miniature inverted transposabke elements (MITEs) (49,11%) et des Terminal inverted repeats (TIRs) (4,09%). Nous avons par ailleurs analysé les gènes du défensome et nous avons pu révéler l’insertion de 9 TEs appartenant aux superfamilles RTE, R2, CACTA,Mariner et hAT dans les gènes codant pour le cytochrome P450 (CyP450), la glutathionne S-transférase (GST) et le transporteur ATP-binding cassette (ABC). Dans une deuxième étape nous avons analysés différents transcriptomes de H. armigera disponibles dans les bases de données et nous avons pu mettre en évidence 13 superfamilles de ETs transcrites. Dans une dernière partie, nous avons effectué une analyse des MITEs dans les génomes des deux espèces H. armigera et H. zea, en utilisant des outils bioinformatique afin d’étudier leur distribution en relation avec les gènes du défensome. Au total, 3570 et 7405 séquences MITEs ont été identifiées dans les génomes de H. armigera et H. zea, respectivement. L'analyse comparative des séquences MITE identifiées dans les deux génomes a conduit à l'identification de 18 familles classées en trois superfamilles (PIF/harbinger, Tc1/mariner et CACTA), comprenant 140 membres MITEs chez H. armigera et 161 membres MITEs chez H. zea. L'analyse des sites d'insertion des MITEs dans les gènes du défensome a montré des insertions introniques de 11 MITEs dans les gènes du cytochrome P450, du transporteur ABC (ATP-binding cassette) et de l'estérase chez H. armigera alors que pour H. zea, un seul MITE a été retrouvé dans le gène ABC-C2. Ce travail fournit les premières connaissances concernant la diversité des ETs et MITEs chez ces ravageurs et leurs insertions dans les gènes du défensome. Ces insertions pourraient ainsi être impliquées dans la résistance aux insecticidesobservée chez ces ravageurs.

The moths, Helicoverpa armigera and Helicoverpa zea, are recognized as the two most damaging species of their genus. Up tonow, many cases of resistance to insecticides have been reported in the world. This resistance has been developed against pyrethroids, organophosphates, carbamates, organochlorines and recently against the macrocyclic lactone spinosad and several toxins of Bacillus thuringiensis. The changing susceptibility of these species to conventional insecticides poses a major threat to agriculture. Insecticide resistance has often been linked to transposable element (TE) insertions in defensome genes. The objective of this thesis is to study TEs and their positions in defensome genes. In this context, we first annotated TEs in the genome of the H. armigera by combining different bioinformatic approaches.The results obtained showed that TEs constitute 12.86% of the genome. Class I elements represent 46.71% and class II elements 53.29%. Among the class I elements, the main superfamilies are Short and Long Interspersed Nuclear Elements (SINEs and LINEs). Class II elements are mainly Miniature inverted transposabke elements (MITEs) (49.11%) and Terminal inverted repeats (TIRs) (4.09%). We also analyzed the defensome genes and we could reveal the insertion of 9 TEs belonging to the RTE, R2, CACTA, Mariner and hAT superfamilies in the genes coding for cytochrome P450 (CyP450), glutathione S-transferase (GST) and ATP-binding cassette (ABC) transporter. In a second step we analyzed different transcriptomes of H. armigera available in databases and we could highlight 13 superfamilies of transcribed ETs. In a last part, we performed an analysis of MITEs in the genomes of both H. armigera and H. zea species, using bioinformatics tools in order to studytheir distribution in relation with the defensome genes. A total of 3570 and 7405 MITEs sequences were identified in the genomes of H. armigera and H. zea, respectively. Comparative analysis of the MITE sequences identified in the two genomes led to the identification of 18 families classified into three superfamilies (PIF/harbinger, Tc1/mariner and CACTA), comprising 140 MITEs members in H. armigera and 161 MITEs members in H. zea. Analysis of the insertion sites of MITEs in the defensome genes showed intronic insertions of 11 MITEs in the cytochrome P450, ATP-binding cassette (ABC) transporter and esterase genes in H. armigera, whereas in H. zea, only one MITE was found in the ABC-C2 gene. This work provides the first knowledge about the diversity of ETs and MITEs in these pests and their insertions in the defensome genes. These insertions could be involved in the insecticide resistance observed in these pests.