Projet ANR-15-CE32-0006 – CytoSexDet : Bases génétiques et conséquences évolutives de la détermination du sexe induite par les symbiotes
Programme : Défi de tous les savoirs (DS10) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Monsieur Richard Cordaux (UMR 7267 Ecologie et Biologie des Interactions)
Montant : 501000.0 euros
Date de début : 2016
Durée : 48 mois
Résumé : Les organismes multicellulaires ont continuellement été impliqués dans des interactions complexes avec des micro-organismes au cours de leur évolution, la plus intime étant l'endosymbiose, un type de symbiose dans laquelle un partenaire microbien vit à l'intérieur des cellules de son hôte. L'endosymbiose a joué un rôle clé dans l'émergence des formes de vie majeures sur Terre et dans l’évolution de la diversité biologique. L'importance de l'endosymbiose dans l’évolution biologique est parfaitement illustrée par l’existence des mitochondries et des chloroplastes, qui découlent d'évènements d'endosymbioses. Au cours des dernières années, l'accumulation de résultats probants démontre que les endosymbiotes affectent la biologie des animaux de nombreuses manières, telles que la nutrition et le développement de leur hôte, la défense contre des ennemis naturels ou encore l'immunité. Dans ce projet, nous analysons un autre processus évolutif crucial influencé par les endosymbiotes: les mécanismes de détermination du sexe de leurs hôtes eucaryotes. La détermination du sexe est l'une des voies développementales les plus fascinantes chez les métazoaires. Elle gouverne la différentiation sexuelle et elle est à la fois évolutivement ancienne et ubiquiste. Chez les animaux, les différences sexuelles entre les mâles et les femelles sont généralement déterminées par des facteurs sexuels chromosomiques, communément portés par des chromosomes sexuels. La détermination du sexe peut aussi être affectée par des microbes endosymbiotiques héritables, un phénomène appelé détermination cytoplasmique du sexe (DCS). Altérer le mode de détermination du sexe de leurs hôtes en favorisant le sexe femelle peut être avantageux pour les endosymbiotes car ces micro-organismes intracellulaires sont essentiellement transmis de façon verticale par le cytoplasme des ovocytes maternels, et non par les spermatozoïdes paternels. Néanmoins, très peu de systèmes ont été analysés en détail et il n'existe que peu de données empiriques sur la façon dont les conflits nucléo-cytoplasmiques peuvent modeler les systèmes de détermination du sexe. Dans ce projet, notre objectif est de combler ce déficit dans nos connaissances, en analysant les bases génétiques et l'impact évolutif de la DCS dans deux systèmes hôte-endosymbiote distincts: (i) les isopodes terrestres et leurs endosymbiotes procaryotes Wolbachia, et (ii) les amphipodes d'eau douce et leurs endosymbiotes eucaryotes microsporidies. Ce projet collaboratif réunit les deux laboratoires français étudiant la DCS chez les animaux: l'UMR 7267 "Ecologie et Biologie des Interactions", CNRS/Université de Poitiers (experte du modèle Wolbachia/isopode), et l'UMR 6282 "Biogéosciences", CNRS/Université de Bourgogne (experte du modèle microsporidies/amphipode). Le projet se subdivise en trois "work packages" (WP) visant à élucider les bases génétiques et les conséquences évolutives de la DCS à deux niveaux: (i) patrons micro-évolutifs au sein d'espèces focales dans les systèmes Wolbachia/isopode (WP1) et microsporidies/amphipode (WP2), et (ii) patrons macro-évolutifs à des échelles taxonomiques plus larges à la fois chez les isopodes et les amphipodes. L'étude conjointe des modèles Wolbachia/isopode et microsporidies/amphipode offre une opportunité unique d'étudier l'impact des endosymbiotes sur l'évolution des mécanismes de détermination de leurs hôtes au niveau génétique moléculaire. Les derniers développements de technologies de biologie moléculaire telles que le séquençage d'ADN de nouvelle génération, dans un contexte multidisciplinaire combinant génomique comparative, écologie évolutive et biologie des populations, nous permet désormais de répondre à ces questions excitantes. Cela permettra pour la première fois de tirer des conclusions générales sur l'évolution de la DCS et son impact sur l'évolution des animaux.