Projet ANR-12-ADAP-0001 – ABC - PaPoGen : Adaptation en lutte biologique - Génomique des populations de parasitoïdes
Programme : Adaptation - des gènes aux populations.Génétique et biologie de l'adaptation aux stress et aux perturbations (BIOADAPT)
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Madame Laure KAISER (UR Biodiversité et Evolution des Insectes - Institut de Recherche pour le Développement -)
Partenaires : Institut de Recherche sur la Biologie de l'Insecte; Diversité, Génomes et Interactions Microorganismes-Insectes; Institut d'Écologie et des Sciences de l'Environnement de Paris; BEI-IRD UR Biodiversité et Evolution des Insectes - Institut de Recherche pour le Développement -
Montant : 518586.0 euros
Date de début : 2012
Durée : 48 mois
Résumé : Adaptation en lutte biologique :génomique de populations de parasitoïdesmécanismes de l’adaptation d’espèces d’intérêt pour la lutte biologique contre des ravageurs des cultures, pour des caractères comportementaux et physiologiques de l’adaptation à l’hôte et son habitat en d'obtenir des souches à fort potentiel de parasitisme et sans danger pour l’environnement.
Décrypter gènes et fonctions permettant l'adaptation à l'hôte et son habitatLes composantes du changement global peuvent favoriser des insectes ravageurs des cultures. Face à cela, les ennemis naturels sont des agents de lutte sélectifs et non polluants qui doivent préserver la biodiversité. Ils peuvent de plus, étant introduits pour l’acclimatation dans de nouveaux milieux, constituer de bons modèles pour étudier l’adaptation aux changements environnementaux. L'objectif d'ABC Papogen est d'identifier les mécanismes génétiques d'adaptations à différentes échelles de temps : à long terme, entre populations d’hôte localement adaptées, et à court terme, vis à vis d’un nouvel hôte par sélection expérimentale, ou d’un nouvel environnement lors d’opérations de lutte biologie par acclimatation. Outre le décryptage de l'adaptation au niveau du génome, l'enjeu est aussi de mesurer l’adaptation et ses conséquences positives ou négatives lors de suivi d’opérations de lutte biologique classique par acclimatation, et d'obtenir des souches fiables pour la lutte biologique
Corréler écologie, fitness et polymorphisme du génome par la bioinformatiqueChez deux Hyménoptères parasites de chenilles ravageuses de cultures, Hyposoter didymator et Cotesia sesamiae, des populations, naturelles ou expérimentales,  issus de de sélection naturelle, de croisements, ou de sélection expérimentale, seront phénotypées pour des traits comportementaux et physiologiques de fitness et génotypés par séquençage haut débit. Des méthodes statistique existentes et développées ici permettront de tester l’adaptation, d’indiquer quels marqueurs varient avec la fitness des individus, c’est à dire sont porteurs de QTL (quantitative trait loci) de l’adaptation, et quelles sont les conséquences positives et négatives des adaptations sur le terrain. Grâce au séquençage des génomes de Cotesia, et de H. dydimator, prévus dans ce projet, les marqueurs seront positionnés sur le génome, ce qui permettra d’identifier les gènes sous-jacents aux QTL identifiés, et donc de découvrir des gènes d’adaptation à l’hôte et à son habitat chez des Hyménoptères parasitoïdes.
Résumé de la soumission : Les composantes du changement global (changements climatiques, réduction des habitats sauvages) sont à l’origine de perturbations dans les populations d’insectes ravageurs des cultures : aire de distribution, colonisation d’autres cultures. Face à cela, les ennemis naturels sont des agents de contrôle sélectifs et non polluants qui doivent préserver la biodiversité. Ils peuvent en outre, étant introduits pour l’acclimatation dans de nouveaux milieux, constituer de bons modèles pour étudier l’adaptation aux changements environnementaux. ABC-PaPoGen a pour objectif d’étudier en laboratoire et sur le terrain, les mécanismes de l’adaptation d’espèces d’intérêt utilisées en lutte biologique contre des ravageurs des cultures, pour des caractères comportementaux et physiologiques de l’adaptation à l’hôte et son habitat (y compris les effets non intentionnels) en vue de mettre au point des souches à fort potentiel de parasitisme et sans danger pour l’environnement. Nous allons considérer des adaptations à différentes échelles de temps : sur le long terme, entre populations d’hôte localement adaptées, et sur le court terme, vis à vis d’un nouvel hôte par sélection expérimentale, ou d’un nouvel environnement lors d’opérations de lutte biologie par acclimatation. Les échantillons caractérisés pour les traits de fitness sur l’hôte seront génotypés par de nouvelles méthodes de séquençage haut débit. L’analyse statistique et la mise au point de nouvelles méthodes permettra d’identifier les gènes impliqués, mesurer l’adaptation et ses conséquences positives ou négatives lors de suivi d’opérations de lutte biologique classique par acclimatation. Le projet considère deux espèces d’Hyménoptères parasitoïdes dont les particularités biologiques et génomiques présagent différents mécanismes d’adaptation associés à différentes stratégies coévolutives. Il s’agit de Cotesia sesamiae, Braconidae africain, parasite de noctuelles foreuses de Poacées et autres monocotylédones, et d’Hyposoter didymator, Ichneumonidae paléartique, parasite de noctuelles défoliatrices de diverses plantes cultivées. Le projet repose sur un ensemble important de connaissances : comportement,  structuration génétique et spécialisation écologique chez C. sesamiae ; génomique de la virulence dans le genre Cotesia ; génomique et protéomique de la virulence chez H. didymator. Nous proposons en premier lieu, de caractériser - la génétique Mendélienne de la différentiation adaptative de la relation à l’hôte local entre populations de C. sesamiae et H. didymator, sur des traits comportementaux, développementaux et physiologiques - la génétique de l’adaptation à un nouvel hôte par sélection expérimentale d’une souche de C. sesamiae à fort potentiel de parasitisme sur la sésamie du maïs en France (Sesamia nonagrioides) - la génétique de l’adaptation aux hôtes et habitats nouveaux par sélection naturelle de souches de C. sesamiae introduite au Cameroun contre le ravageur du maïs et du sorgho Busseola fusca, et recapturées après acclimatation quelques années plus tard. Ces différents échantillons, issus de croisement, de sélection expérimentale ou de sélection naturelle, seront génotypés par séquençage haut débit (marqueurs RADtag). Des méthodes d’analyse statistique existentes et développées ici permettront de tester l’adaptation, d’indiquer quels marqueurs varient avec la fitness des individus, c’est à dire sont porteurs de QTL (quantitative trait loci) de l’adaptation, et quelles sont les conséquences positives et négatives des adaptations sur le terrain. Grâce au séquençage et à l’assemblage du génome complet de Cotesia, et au séquençage du génome de H. dydimator, prévus dans ce projet, les marqueurs seront positionnés sur le génome, ce qui permettra d’identifier les gènes sous-jacents aux QTL identifiés, et donc de découvrir des gènes d’adaptation à l’hôte et à son habitat chez des Hyménoptères parasitoïdes.
Résultats : L’étude moléculaire des populations du parasitoïde C. sesamiae au Cameroun, avant et après un lâcher de souches Kenyane du parasitoïde, sélectionnées pour leur efficacité contre la chenille Busseola fusca, important ravageur du maïs dans ce pays, montre que les insectes collectés en milieu sauvage (forêt) sont uniquement originaires du Cameroun. Ainsi cette opération de lutte biologique a préservé les races endémiques forestières de l’espèce parasitoïde. 
Un excellent génome de référence est maintenant disponible pour le projet (C. congregata)
Perspectives : poursuite du projet
Publications et brevets : Drezen et al. Origin and evolution of endogenous viruses associated with parasitoid wasps. Current Opinion in Insect Science