Soutenance de thèse : Hugo TERRASSON

Rôle des peptides « Bacteriocyte-specific Cysteine Rich » (BCR) dans le contrôle de la symbiose

Doctorant : Hugo TERRASSON

Laboratoire INSA : BF2I - BIOLOGIE FONCTIONNELLE, INSECTES ET INTERACTIONS

École doctorale : n°341 E2M2 - Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation

Chez de nombreux insectes, la colonisation de milieux présentant des régimes alimentaires pauvres ou déséquilibrés repose sur des associations durables avec des bactéries symbiotiques capables de compléter leurs besoins nutritionnels. Ces symbioses nutritionnelles, particulièrement fréquentes chez les insectes Hémiptères, jouent un rôle central dans l'adaptation et la diversification évolutive de leurs hôtes. Ces symbiotes sont obligatoires et intracellulaires et sont hébergés dans des cellules spécialisées appelées bactériocytes. Chez les pucerons, ce symbiote nutritionnel ayant permis leur adaptation à la sève phloémienne des plantes est Buchnera aphidicola. La densité de cette bactérie est finement régulée en réponse aux besoins changeants de l'insecte. Chez d'autres insectes symbiotiques, plusieurs études ont montré que le système immunitaire, et notamment les peptides antimicrobiens (AMP), peuvent être détournés pour contrôler la densité ou la localisation des symbiotes. Chez les pucerons cette immunité humorale est fortement réduite et les mécanismes impliqués dans la régulation des symbiotes restent mal compris. Récemment, une famille de peptides riches en cystéines, exprimés spécifiquement dans les bactériocytes du puceron du pois Acyrthosiphon pisum, a été identifiée. Ces peptides « Bacteriocyte-specific Cysteine-Rich » (BCR) présentent une structure évoquant celle des défensines, une catégorie d'AMP, suggérant un rôle potentiel dans le contrôle de la symbiose. Cette thèse explore la diversité, la structure et la fonction de ces peptides. Une analyse de similarité de séquence (BLAST), couplée à des reconstructions phylogénétiques, a permis d'identifier 76 homologues des BCR présents uniquement chez les pucerons (Aphididae). Cette analyse a également montré la présence de quatre sous-familles distinctes de BCR, suggérant une possible diversification fonctionnelle. L'analyse structurale de BCR4, réalisée par résonnance magnétique nucléaire après synthèse et repliement du peptide, a révélé que ce peptide appartient à une nouvelle famille structurale de défensines. ln vitro, BCR4 présente une activité bactéricide spécifique contre des bactéries à Gram négatif, phylogénétiquement proches du symbiote B. aphidicola. L'effet de l'ingestion de BCR4 a ensuite été évaluée chez trois lignées d'A. pisum, différant par leur fond génétique et par la présence ou non du symbiote facultatif Regiella insecticola. L'exposition à BCR4 entraîne une mortalité accrue, une réduction de la masse corporelle, un arrêt du développement embryonnaire, ainsi qu'une diminution drastique du nombre de symbiotes par rapport au contrôle. Ces résultats suggèrent une activité entomotoxique de BCR4, associée à une perturbation de la symbiose possiblement par un effet direct sur Buchnera, qui est plus sensible au traitement que R. insecticola. Enfin, grâce à un anticorps spécifique développé au cours de cette thèse, ce peptide a été localisé pour la première fois au niveau protéique dans les bactériocytes du puceron du pois. Des expériences d'immunohistochimie ont permis de déterminer la localisation subcellulaire de BCR4 à différents stades de développement. Le peptide forme un réseau dans tout le cytoplasme, autour des symbiotes, avec une organisation qui évoque celle du réticulum endoplasmique. Des « puncta » de BCR4 sont aussi observés dans le cytoplasme, suggérant un possible transport actif du peptide. Ces observations confirment la traduction effective du peptide et renforcent l'hypothèse d'une interaction directe avec B. aphidicola. En conclusion, cette thèse met en évidence un rôle probable de BCR4 dans la régulation de la symbiose chez le puceron. Elle suggère l'existence, chez les pucerons, d'un système immunitaire alternatif reposant sur des peptides spécialisés, ouvrant de nouvelles perspectives sur l'évolution de l'immunité en lien avec le contrôle symbiotique chez les insectes.