Interactions écologiques entre les abeilles et les levures fissipares

Ecological interactions between bees and fission yeast

• Auteur / Autrice : Marie-Amélie Pussacq-Caillet
• Direction : Maryse Vanderplanck, Dominique Helmlinger
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : EERGP-Biologie des interactions symbiotiques et parasitaires
• Date : Inscription en doctorat le 01/01/2024
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CEFE - Centre d'Ecologie Fonctionnelle et Evolutive
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Interactions Biotiques (IBT)

Mots clés

Mots clés libres

Interactions levures-pollinisateurs

Levures fissipares

Dispersion

Pain de pollen

Yeast-pollinator interactions

Fission yeasts

Dispersion

Pollen bread

Résumé

Les levures du genre Schizosaccharomyces sont un genre regroupant sept espèces. Leur particularité est de se diviser de manière symétrique contrairement aux levures bourgeonnantes. Du fait de cette caractéristique, l'espèce S. pombe est l'un des modèles eucaryotes les plus utilisés en biologie moléculaire, entre autre pour l'étude des mécanismes de division cellulaire. Cependant, bien que très utilisée en laboratoire, son écologie et sa trajectoire évolutive restent mal connues. Récemment, une étude comprenant plus de 2000 substrats naturels a détecté la présence de S. pombe et S. octosporus dans environs 15% des échantillons de miel de l'abeille Apis mellifera (30% selon le pays d'origine). En parallèle, une nouvelle espèce S. lindneri a été découverte dans le miel, et S. osmophilus dans les pains d'abeilles solitaires d'Osmia florisomis et d'Osmia bicornis. Ces observations soulèvent d'importantes questions écologiques. En effet, les levures fissipares n'ont pas été détectées dans les communautés de microorganismes des fleurs (nectar, pollen) ni dans le microbiote intestinal des ouvrières d'A. mellifera. Leur présence dans le miel et dans les pains de pollen interroge donc les mécanismes de cette introduction, et le rôle potentiel des abeilles comme vecteurs de dispersion des levures. Par ailleurs, la présence de ces levures dans les provisions alimentaires des abeilles adulte (miel) ou des larves (pains de pollen) pourrait influencer leurs valeurs nutritionnelles ainsi que le développement des abeilles. Le premier objectif de la thèse est d'identifier les interactions entre levures fissipares et les abeilles et d'en caractériser la spécificité. On peut émettre l'hypothèse d'une interaction entre abeilles et levures telle que la levure serait transférée dans les provisions alimentaires depuis le microbiote de l'abeille, par une intégration temporaire ou durable. Afin de tester cette hypothèse, des abeilles ont été inoculées en levures afin d'établir leur survie, au moins temporaire, dans différentes parties du corps. Le second objectif de la thèse est d'étudier l'influence des abeilles sur le cycle de vie des levures fissipares. En effet, plusieurs études ont mis en évidence que le système digestif de certains insectes (D. melanogaster, V. crabro, Polistes spp.) pouvait constituer un environnement favorable à la reproduction sexuée chez les levures, principalement avec S. cerevisiae. De manière exploratoire, on peut émettre l'hypothèse de conditions similaires dans le système digestif des abeilles. Afin de tester cela, des abeilles ont été inoculées avec des levures de différents génotypes permettant de mettre en évidence un éventuel croisement sexué. Une fois les levures ingérées, les abeilles pourraient être un vecteur de dispersion de la levure. Afin de tester cette hypothèse, les expérimentations se concentreront sur la transmission horizontale de levures entre individus via la trophallaxie, ainsi que la survie des levures dans les déjections. Ces expériences pourraient mettre en évidence l'influence des abeilles sur la structure et la génétique des populations sauvages de levures fissipares. Le troisième objectif de la thèse est d'étudier l'influence des levures fissipares sur les valeurs nutritionnelles des provisions alimentaires ainsi que sur le développement des abeilles.Afin de tester l'hypothèse d'une modification de valeurs nutritionnelles en présence de levures, des pains de pollen artificiels sont fabriqués puis inoculés ou non en levure. Des échantillons sont régulièrement prélevés afin de réaliser des quantifications de macronutriment et micronutriments. Afin de tester l'hypothèse d'un effet des levure sur le développement des abeilles, des pains de pollen artificiels sont fabriqués, inoculés ou non en levure, puis donnés comme ressource alimentaire à des œufs d'abeilles solitaires. Un suivi d'incidence de stade et des mesures de traits fonctionnels chez les adultes émergés seront réalisés.

Yeasts of the genus Schizosaccharomyces are a genus comprising seven species. Their distinctive feature is that they divide symmetrically, unlike budding yeasts. Because of this characteristic, the species S. pombe is one of the most widely used eukaryotic models in molecular biology, particularly for studying cell division mechanisms. However, although widely used in laboratories, its ecology and evolutionary trajectory remain poorly understood. Recently, a study of more than 2,000 natural substrates detected the presence of S. pombe and S. octosporus in approximately 15% of honey samples from the honeybee Apis mellifera (30% depending on the country of origin). At the same time, a new species, S. lindneri, was discovered in honey, and S. osmophilus in the bee breads of the solitary bees Osmia florisomis and Osmia bicornis. These observations raise important ecological questions. Indeed, fissiparous yeasts have not been detected in the microbial communities of flowers (nectar, pollen) or in the gut microbiota of A. mellifera workers. Their presence in honey and pollen breads therefore raises questions about the mechanisms of this introduction and the potential role of bees as vectors for yeast dispersal. Furthermore, the presence of these yeasts in the food supplies of adult bees (honey) or larvae (pollen breads) could influence their nutritional values and the development of bees. The first objective of the thesis is to identify the interactions between fissiparous yeasts and bees and to characterize their specificity. We can hypothesize an interaction between bees and yeasts such that the yeast would be transferred into food supplies from the bee's microbiota, through temporary or permanent integration. To test this hypothesis, bees were inoculated with yeast to establish their survival, at least temporarily, in different parts of the body. The second objective of the thesis is to study the influence of bees on the life cycle of fission yeasts. Several studies have shown that the digestive system of certain insects (D. melanogaster, V. crabro, Polistes spp.) could provide a favorable environment for sexual reproduction in yeasts, mainly S. cerevisiae. Exploratory research suggests that similar conditions may exist in the digestive system of bees. To test this hypothesis, bees were inoculated with yeasts of different genotypes to detect possible sexual crossing. Once the yeasts were ingested, the bees could act as a vector for yeast dispersal. To test this hypothesis, experiments will focus on the horizontal transmission of yeast between individuals via trophallaxis, as well as the survival of yeast in excrement. These experiments could highlight the influence of bees on the structure and genetics of wild populations of fissiparous yeast. The third objective of the thesis is to study the influence of fissiparous yeasts on the nutritional values of food supplies and on bee development. In order to test the hypothesis of a change in nutritional values in the presence of yeasts, artificial pollen breads are made and then inoculated or not with yeast. Samples are taken regularly to quantify macronutrients and micronutrients. To test the hypothesis of an effect of yeast on bee development, artificial pollen breads are made, inoculated or not with yeast, and then given as a food resource to solitary bee larvae. Stage incidence monitoring and functional trait measurements in emerged adults will be carried out.