Research

🇫🇷 ArmaWave - Influence des vagues de chaleurs sur les interactions symbiotiques entre deux espèces clés de la macrofaune du sol et les micro-organismes qu’elles hébergent.

Les simulations climatiques tendent à montrer que les épisodes brefs de forte chaleur vont se multiplier durant les prochaines décennies. Par son caractère progressif, l’augmentation de la température globale moyenne imputée au réchauffement climatique peut permettre aux organismes de s’adapter. En revanche, les vagues de chaleur extrêmes, peuvent avoir des conséquences immédiates sur la valeur sélective (i.e., fitness) des individus et in fine sur les communautés d’organismes et les écosystèmes.

L’influence des vagues de chaleur sur la physiologie, le comportement et les traits d’histoire de vie des organismes est assez bien documentée. Ces effets, principalement négatifs, sont en partie expliqués par l’induction d’un stress. Toutefois, les vagues de chaleurs peuvent également affecter les organismes en déstabilisant les interactions que ces derniers ont avec les nombreux micro-organismes qu’ils hébergent (i.e., les symbiotes). La déstabilisation de de ces interactions symbiotiques peut avoir des conséquences sur la fitness des hôtes et impacter de manière profonde leur dynamique de population. Toutefois, notre compréhension du rôle des symbiotes dans la susceptibilité, la résistance et/ou la résilience des hôtes à l’exposition à une vague de chaleur n’est que très parcellaire. Affiner nos connaissances sur ce sujet est pourtant crucial pour appréhender les conséquences du dérèglement climatique sur les écosystèmes et la biodiversité. Le projet ArmaWave propose de relever ce défi en caractérisant l’influence des vagues de chaleur sur les interactions symbiotiques entre deux organismes hôte reconnus comme espèces clés dans le recyclage de la matière organique des sols et deux grands groupes de symbiotes décrits comme exerçant une influence majeure sur l’écologie de leur hôte: les symbiotes digestifs et les symbiotes manipulateur de la reproduction.

Le projet ArmaWave est divisé en trois grands axes. Le premier caractérisera l’influence immédiate des vagues de chaleurs sur la diversité des symbiotes au sein des hôtes et l’effet de la déstabilisation des interactions symbiotiques sur le phénotype étendu des associations. Le second axe établira l’effet à moyen terme de l’exposition à un stress thermique sur la dynamique de recolonisation des tissus hôtes par les symbiotes ayant survécu aux vagues de chaleurs. Enfin, le dernier axe visera à déterminer si l’exposition à une vague de chaleur influence la flore microbienne présente dans les fèces de l’hôte et si cela peut avoir des répercussions sur la santé des sols.

Les résultats du projet ArmaWave permettront d’alimenter les réflexions sur les politiques en matière de gestion et de préservation de la biodiversité en mettant en lumière l’importance de considéré l’organisme non pas comme simple individu mais comme le maillon d’une chaine d’interactions entre une multitude d’organismes.

Projet financé par la Région Nouvelle Aquitaine et par l'Université de Poitiers

🇬🇧 ArmaWave - Influence of heat waves on symbiotic interactions between two key species of soil macrofauna and the microorganisms they host.

Climate simulations consistently indicate that short episodes of extreme heat will become more frequent in the coming decades. While the gradual increase in global mean temperature associated with climate change may allow organisms to adjust over time, extreme heatwaves can have immediate consequences on individual fitness and, ultimately, on communities and ecosystems.

The influence of heatwaves on the physiology, behavior, and life-history traits of organisms is relatively well documented. These effects, mostly negative, are partly explained by stress induction. However, heatwaves can also affect organisms indirectly by destabilizing their interactions with the numerous microorganisms they host (i.e., symbionts). Disruption of these symbiotic associations can, in turn, impact host fitness and profoundly alter population dynamics. Yet, our understanding of the role played by symbionts in shaping host susceptibility, resistance, and/or resilience to heatwave exposure remains fragmentary. Strengthening this knowledge is crucial for anticipating the consequences of climate change on ecosystems and biodiversity.

The ArmaWave project aims to address this challenge by characterizing the influence of heatwaves on the symbiotic interactions between two host organisms recognized as key species in soil organic matter recycling and two major groups of symbionts known to strongly affect host ecology: digestive symbionts and reproductive manipulators.

The project is structured around three main research axes. The first will characterize the immediate effects of heatwaves on symbiont diversity within hosts, as well as the consequences of symbiosis destabilization on the extended phenotype of host–symbiont associations. The second will investigate the medium-term effects of thermal stress exposure on the recolonization dynamics of host tissues by symbionts that survived heatwaves. Finally, the third will assess whether heatwave exposure alters the microbial communities present in host feces and whether such changes may affect soil health.

The results of the ArmaWave project will inform biodiversity management and conservation policies by emphasizing the importance of considering organisms not as isolated individuals but as nodes within a network of interactions involving a multitude of partners.

🇫🇷 VIF - Evolution, mécanismes de féminisation et conflits génétiques chez un virus déterminant le sexe

Chez de nombreuses espèces gonochoriques, des allèles égoïstes ou des endosymbiontes transmis maternellement biaisent le sexe-ratio en faveur du sexe qui transmet ces éléments à un taux plus élevé. Cette distorsion du sexe-ratio (DSR) ouvre alors la voie à des « conflits génétiques » dans lesquels un suppresseur de DSR émerge parce qu'il est plus fréquemment hérité par les individus du sexe le plus rare, à fécondité moyenne plus élevée. Bien que plusieurs suppresseurs de DSR causés par des endosymbiontes soient suspectés ou avérés, aucun n'a encore été caractérisé au niveau moléculaire. De plus, pour comprendre le conflit génétique associé à la présence de DSR, il est nécessaire de découvrir comment un endosymbionte manipule la reproduction de son hôte.

Jusqu'à présent, deux des trois manipulations parasitaires induisant des DSR, le « male-killing » et l'induction de parthénogenèse, ont été caractérisées en ce qui concerne les gènes et les mécanismes moléculaires impliqués. Ceux qui sous-tendent le dernier type de manipulation, à savoir la féminisation, restent par contre insaisissables.

Le projet ViF (pour Virus-induced Feminization) vise à combler ces lacunes en (i) élucidant le mécanisme moléculaire de la féminisation et en (ii) caractérisant un suppresseur de la DSR induite par la féminisation, lequel rétablit des sexe-ratios équilibrés dans les populations naturelles. Pour ce faire, nous appliqueront des approches méthodologiques variées, alliant ingénierie génétique, microscopie, phénotypage, transcriptomique, phylogéographique, génomique des populations et modélisation, sur un modèle biologique exceptionnel : le premier virus connu pour déterminer le sexe d’un organisme hôte.

Projet financé par l'ANR et co-dirigé par Jean Peccoud

🇬🇧 Evolution, mechanisms of feminization and genetic conflicts in a sex-determining virus

In many gonochoristic species, selfish alleles or endosymbionts transmitted maternally bias the sex ratio toward the sex that transmits these elements at a higher rate. This Sex-ratio distortion (SRD) then opens the way to ‘genetic conflicts’ in which an SRD suppressor arises because it is more frequently inherited by individuals of the rarer sex, who benefit from higher average fecundity. Although several SRD suppressors caused by endosymbionts are suspected or proven, none has yet been characterized at the molecular level. Furthermore, to understand the genetic conflict associated with the presence of SRD, it is necessary to decipher how an endosymbiont manipulates the reproduction of its host.

To date, two of the three parasitic manipulations that induce SRD - male-killing and induction of parthenogenesis - have been characterized with respect to the genes and molecular mechanisms at play. The mechanisms underlying the last type of manipulation, feminization, remain elusive.

The ViF (Virus-induced Feminization) project aims at filling these gaps by (i) elucidating the molecular mechanism of feminization and (ii) characterizing a suppressor of the SRD induced by feminization, which restores balanced sex ratios in natural populations. To do this, we will apply various methodological approaches, namely genetic engineering, microscopy, phenotyping, transcriptomics, phylogeography population genomics and modelisation, on an exceptional biological model: the first virus known to determine the sex of a host organism.

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