Évolution et dynamique du système di-symbiotique chez les pucerons du genre Cinara

Des systèmes pluri-symbiotiques ont été mis en évidence chez plusieurs espèces de pucerons (Hemiptera : Aphididae) et plus particulièrement chez les espèces du genre Cinara. La caractérisation taxonomique des symbiontes présents chez une soixantaine d'espèces de Cinara a permis de déterminer que Serratia symbiotica est la bactérie la plus fréquemment retrouvée comme symbionte secondaire obligatoire. De plus, la reconstruction de l'histoire évolutive des associations symbiotiques chez Cinara semble indiquer une acquisition ancestrale de Serratia symbiotica comme co-symbionte obligatoire, même si la présence d'autres bactéries chez certaines espèces indique que des évènements de remplacement ont eu lieu. L''analyse des génomes de souches de Serratia symbiotica ont montré que ces symbiontes possèdent des caractéristiques génomiques différentes et des variations de leur forme et de leur localisation dans des bactériocytes. Ces données semblent montrer un gradient de modifications dans le passage d'une bactérie facultative à une bactérie endosymbionte fixée sur lequel se trouve l'ensemble des co-symbiontes obligatoires des Cinara. Au cours de cette thèse, à l'aide d'approches de phylogénomique, nous avons décrit l'histoire évolutive de Serratia symbiotica et mis en évidence de multiples acquisitions indépendantes de cette bactérie comme co-symbionte obligatoire des Cinara. Ces transitions d'un mode de vie facultatif à obligatoire sont associées à des réductions de génome et de taux de G-C plus ou moins importantes selon les lignées, révélant l'ancienneté relative de l'association. Parmi les évènements d'acquisitions, nous avons montré que l'un d'entre eux avait conduit à une co-spéciation durant environ 20Ma des trois partenaires de la symbiose nutritionnelle (Cinara, Buchnera et Serratia). Dans ce clade, nous avons observé des structures cellulaires et des caractéristiques génomiques stables pour les deux co-symbiontes. De plus, l'analyse des taux de substitutions de chacun des partenaires a permis de décrire pour la première fois une évolution parallèle entre les deux symbiontes et leur hôte. L'analyse détaillée de la composition en gènes des bactéries co-symbiotiques de ce clade a mis en évidence une complémentation forte pour la production des nutriments nécessaires à l'hôte. De plus, l'analyse de l'ensemble de leurs gènes a révélé qu'une forte sélection purifiante s'exerce sur eux. Dans une autre partie, une approche expérimentale de quantification des symbiontes au cours de développement sur trois espèces de Cinara suggère une différence de capacité de régulation du co-symbionte Serratia. Cette différence est observée entre deux espèces de Cinara pour lesquelles les Serratia sont issues d'acquisition indépendantes et dans lesquelles sa localisation est différente. Finalement, une analyse de comparaison génomique sur des phages APSE (bactériophage intégré) présents dans les co-symbiontes de Cinara et procurant une défense contre les parasitoïdes a permis de décrire la diversité des APSE et de l'évolution de leur génome chez les pucerons. Cette analyse a aussi montré que les éléments mobiles pourraient jouer un rôle dans l'acquisition de nouveaux gènes dans la cassette de la toxine défensive. L'ensemble de ces travaux révèle un système pluri-symbiotique dynamique dans lequel le nouveau partenaire bactérien est régulièrement remplacé au cours de l'évolution.