Etude des interactions entre la punaise de lit et son symbiote nutritionnel obligatoire, Wolbachia

Deciphering the interaction between the bed bug and its nutritionnal obligatory symbiont, Wolbachia

• Auteur / Autrice : Marius Poulain
• Direction : Fabrice Vavre, Natacha Kremer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Micro-organismes, interactions, infections
• Date : Soutenance le 18/12/2023
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation (Lyon ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive
• Jury : Président / Présidente : Christine Braquart-Varnier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabrice Vavre, Natacha Kremer, Frédéric Landmann, Thierry Hance, Franck Dedeine, Laurence Mouton, Anna Zaidman-Rémy
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Christine Braquart-Varnier, Frédéric Landmann, Thierry Hance

Mots clés

Mots clés contrôlés

Innovation

Insecticides

Lutte contre

Punaise des lits

Symbiose

Wolbachia

Mots clés libres

Symbiose nutritionnelle

Punaise de lit

Wolbachia

Dynamique

Développement

Nutritional symbiosis

Bed bugs

Wolbachia

Dynamics

Development

Résumé

La punaise de lit a connu une augmentation de sa population au cours des dernières décennies en raison de la mondialisation et de la sélection de punaises résistantes aux insecticides. Cet insecte hémimétabole se nourrit strictement de sang. Chacun des cinq stades larvaires requiert un repas sanguin pour se développer, tandis que les adultes ont besoin de repas sanguins pour se reproduire. Les piqûres chroniques sont la cause d’insomnies et peuvent entraîner des troubles psychologiques et sociaux. En outre, l'infestation se propage dans divers environnements tels que les foyers et les industries, ce qui pose un défi économique croissant. En raison de la multiplicité des interventions et de la résistance développée par la punaise de lit aux insecticides existants qui sont limités dans leur efficacité sur le terrain et ont un impact environnemental négatif, il est nécessaire de développer de nouveaux outils de lutte. Comme d'autres insectes hématophages, les punaises de lit hébergent une bactérie symbiotique essentielle pour compléter leur régime sanguin nutritionnellement déséquilibré et dépourvu de vitamines B. Ainsi, on retrouve chez toutes les punaises de lit une souche de Wolbachia, une bactérie intracellulaire qui infecte de nombreux arthropodes qui au cours de l’évolution, a acquis un ensemble de gènes impliqués dans la biosynthèse des vitamines B. Symbiote nutritionnel obligatoire, Wolbachia est transmis verticalement, en son absence le cycle de vie de la punaise est fortement altéré. Ainsi, une approche prometteuse pour contrôler les populations de punaises de lit consiste à rompre les interactions entre la punaise et son microbiote. Cela permettrait de développer des méthodes alternatives aux pesticides, offrant un contrôle ciblé des insectes ravageurs tout en réduisant les impacts néfastes sur l'environnement. Ainsi, l'étude des mécanismes par lesquels les punaises de lit maintiennent leurs partenaires microbiens tout en contrôlant leur croissance et leur multiplication permettra d’identifier de nouvelles cibles spécifiques de l'interaction hôte-symbiote. Cette thèse apporte de nouvelles connaissances pour comprendre l’interaction que Wolbachia entretien avec son hôte. Parce que Wolbachia est un symbiote nutritionnelle important tout au long du cycle de vie de la punaise, nous avons mesuré la dynamique de la densité du symbiote chez son hôte. Nous avons également suivi sa localisation en examinant des effets potentiels de facteurs comme le sexe, l'âge et les prise de repas. De plus, étant donné que Wolbachia est un symbiote transmis verticalement et qu'il est essentiel pour la fertilité des œufs pondus, nous avons étudié sa localisation dans les ovaires. Ces résultats contribuent à une compréhension nécessaire à l’étude des caractéristiques de vie et du dialogue moléculaire qui s’exerce entre le symbiote et son hôte.

The bed bug has witnessed a surge in its population over the past decades due to globalization and the selection of insecticide-resistant bugs. This hemimetabolous insect strictly feeds on blood. Each of its five larval stages requires a blood meal to develop, while adults need blood meals for reproduction. Chronic bites lead to insomnia and can result in psychological and social disorders. Furthermore, infestations spread across various environments such as homes and industries, posing an increasing economic challenge. Given the multiplicity of interventions and the developed resistance of bed bugs to existing insecticides, which are limited in their field effectiveness and carry negative environmental impacts, the need arises to develop new control tools. Like other blood-feeding insects, bed bugs harbor an essential symbiotic bacterium to supplement their diet. Blood being nutritionally imbalanced and lacking essential components like B vitamins, all bed bugs carry a strain of Wolbachia, an intracellular bacterium that infects numerous arthropods. Over evolutionary time, it has acquired a set of genes involved in B vitamin biosynthesis. Being an obligatory nutritional symbiont, Wolbachia is vertically transmitted. In its absence, the bed bug's life cycle is significantly altered. Thus, a promising approach for controlling bed bug populations is disrupting the interactions between the bug and its microbiota. This could lead to the development of pesticide alternatives, offering targeted pest control while reducing detrimental impacts on the environment. Therefore, investigating the mechanisms by which bed bugs continuously maintain their microbial partners while controlling their growth and multiplication will help identify new specific targets of the host-symbiont interaction. This thesis brings new insights into understanding the interaction that Wolbachia maintains with its host. Since Wolbachia is a significant nutritional symbiont throughout the bed bug's life cycle, we measured the symbiont's density dynamics in its host. We also tracked its localization while examining potential effects of factors such as sex, age, and feeding. Additionally, considering Wolbachia's vertical transmission and its essential role in egg fertility, we studied its localization in the ovaries. These findings contribute to a necessary understanding of studying life traits and the molecular dialogue between the symbiont and its host.