La diversité génétique est un élément majeur pour l'évolution des espèces dans un environnement changeant. Chez les isopodes Armadillidium vulgare et Porcellionides pruinosus, l'infection par Wolbachia engendre une féminisation des mâles pouvant entraîner des sex-ratios fortement biaisés en faveur des femelles. Cela réduit la taille efficace des populations infectées qui peut provoquer une réduction de la diversité génétique. Cependant, chez A. vulgare, il existe un maintien de cette diversité qui pourrait être dû à des prévalences trop faibles de Wolbachia pour impacter les populations ou à d’autres facteurs comme par exemple lors de la reproduction un choix préférentiels des mâles pour les femelles génétiques. Un suivi des prévalences de Wolbachia dans des populations naturelles d’A. vulgare a été réalisé sur plusieurs années à partir d’une nouvelle méthode basée sur le génotypage. Les résultats montrent (i) des infections multiples de Wolbachia et (ii) des prévalences faibles pour wVulM, wVulC et wVulP. La présence d'un second facteur féminisant appelé f est suspectée dans de nombreuses populations. A l’échelle individuelle, Wolbachia semble avoir un impact sur le nombre de multi-paternités puisque les femelles génétiques s’accouplent avec plus de mâles que les néo-femelles. Les faibles prévalences de Wolbachia et les accouplements multiples permettent de maintenir une diversité génétique importante au sein des populations d’A. vulgare. Chez P. pruinosus, les prévalences de Wolbachia sont élevées et on observe de forts taux de consanguinité. Cependant, ces taux pourraient également résulter de fluctuations d’effectifs dans ces populations liées à un habitat spécialisé et peu stable. / Genetic diversity is a crucial component for the evolution of species in changing environments. In the isopods Armadillidium vulgare and Porcellionides pruinosus, infection with Wolbachia bacteria causes a feminization of males that could lead to strongly female-biased sex-ratios. This reduces the effective size of infected populations and may result in a decreased genetic diversity. Nevertheless, genetic diversity is known to be maintained in A. vulgare. This might be due to Wolbachia prevalences being too low to impact host populations, or to other factors, as for example males preferentially choosing genetic females for reproduction. Wolbachia prevalence has been monitored over several years in natural populations of A. vulgare using a new genotyping method. The results demonstrate (i) multiple Wolbachia infections and (ii) low prevalences of wVulM, wVulC and wVulP. The presence of a second feminizing factor, called f, is suspected in numerous populations. At the individual scale, Wolbachia seems to have an effect on the number of multiple paternities, since genetic females mate with more males than neo-females. Low Wolbachia prevalence and multiple mating may allow the maintenance of a high genetic diversity in A. vulgare populations. In P. pruinosus, Wolbachia prevalences are high and we observe high consanguinity rates. However, these rates might also result from fluctuations in population size due to a specialized and unstable habitat.

Master of Science / Department of Entomology / Brian P. McCornack / Robert J. Whitworth / No-till management of soybean benefits producers by lowering input costs and retaining soil moisture, but may also provide optimal conditions for increasing populations of soil-inhabiting pests. For Kansas soybean, damaging populations of soil-inhabiting isopods (Malacostraca: Isopoda) have been observed in fields under no-tillage management. To control damage to soybean stands from feeding isopods, current management strategies need to be evaluated. The objectives of my research were to evaluate the effects of chemical and cultural control combinations (seed treatment and planting date, planting date and seed size, seed treatment and natural crop residue removal, and seeding rate and seed treatment) on soybean stand densities exposed to natural isopod populations, and to evaluate the effects of burning crop residue on isopod populations and emergence rates in soybean under no-tillage management. Field studies were conducted in consecutive years (2009 and 2010) in two separate soybean fields within each year. All fields were under no-till management and had a history of damaging isopod populations. In the second chapter, we demonstrated that seed treatment with an insecticide is not a reliable strategy. Doubling normal seeding rates can potentially reduce the number of trips a grower makes across a field (single, high-density versus multiple, low-density plantings). In doing so, growers may save time and money (e.g., fuel). A high seeding rate (563,380/ha), along with a low rate (50 g a.i. / 100 kg seed) of neonicotinoid seed treatment, appears to improve soybean stands (P < 0.05). No other combinations of control methods appeared to affect stand density. In the third chapter, we show burning to be an effective strategy to directly influence isopod populations but its overall effect on soybean stands needs further investigation.

Certaines populations d'Armadillidium vulgare (A. vulgare) présentent une descendance comportant un excès de femelles. Cette anomalie est dûe à une bactérie intracytoplasmique du genre Wolbachia [Gram(-)], responsable de la féminisation des mâles. Ces derniers présentent alors toutes les caractéristiques d'une femelle et transmettent la bactérie à leur descendance. Cependant, ce taux de transmission n'est pas contant. De plus, lors d'injections expérimentales de Wolbachia à des mâles sains de la même espèce, la bactérie s'implante dans tous les tissus (y compris les hémocytes), et l'individu présente une régression de ses caractères sexuels secondaires. Par contre, la même injection réalisée chez certains isopodes d'un genre différent conduit à l'élimination totale de la bactérie. Ainsi, Wolbachia semble capable d'interagir avec le système immunitaire de son hôte mais semble également capable de lui échapper.<br /> Chez les crustacés, les hémocytes sont le siège de l'immunité innée, qui comporte deux types de réponses, une réponse cellulaire et une réponse humorale. La première concerne tous les phénomènes de phagocytose, d'encapsulation et de formation de nodules. La deuxième met en jeu de nombreuses protéines responsables de la mélanisation, de la coagulation et de l'activité antimicrobienne. Ces protéines sont stockées dans les granules des hémocytes et sont libérés dans l'hémolymphe lors d'une infection microbienne.<br /> Chez les isopodes terrestres, aucune étude n'avait été réalisée sur la réponse immunitaire, nous nous sommes donc intéressés aux deux aspects de cette réponse. L'observation en cytologie fine des hémocytes et des organes hématopoïétiques d'A. vulgare infectés ou non par Wolbachia, nous a permis d'une part d'identifier les différents types d'hémocytes et de les comparer à ceux décrits chez les crustacés décapodes et, d'autre part, de suspecter une désorganisation du cytosquelette des cellules infectées par Wolbachia.<br /> La recherche d'activité antimicrobienne a conduit à l'isolement et à la caractérisation d'un peptide antibactérien (armadillidine) produit et stocké dans les hémocytes mais également à mettre en évidence deux peptides (potentiellement antimicrobiens) issus du clivage de l'hémocyanine. <br /> Afin d'identifier les protéines impliquées dans la réponse humorale, une cartographie bidimentionnelle des protéines hémocytaires des deux types d'animaux a été réalisée. L'analyse de ces cartes a permis de mettre en évidence de nombreuses protéines, connues chez les crustacés décapodes et chez d'autres invertébrés, impliquées dans la réponse immunitaire. <br /> Cette étude contribue à la compréhension des mécanismes impliquées dans la réponse immunitaire et devrait permettre d'appréhender la relation d'A. vulgare avec Wolbachia.

Wolbachia est une bactérie Gram(-) intracellulaire symbiote de nombreux arthropodes. Chez A. vulgare, elle entraîne la féminisation des mâles (souche wVul). Nous avons caractérisé le chromosome de wVul (ADN circulaire de 1.75 Mb) qui semble comporter de façon atypique plusieurs opéron rrn et dont les profils de restriction sont différents de ceux des autres souches de Wolbachia. La purification de l'ADN bactérien a permis d'amorcer le séquençage de ce génome. Un système de sécrétion de type IV caractérisé par deux opérons vir a été mis en évidence. L'expression de ces gènes dans les ovocytes et l'étude des protéines impliquées révèlent que ce système pourrait être fonctionnel. Des cartographies bidimensionnelles de profils protéiques de tissus d'individus infectés ou non indiquent des différences d'expression correspondant à des protéines du métabolisme et du cytosquelette de l'hôte surexprimées, et à une RNA hélicase qui pourrait interagir avec le déterminisme du sexe de l'hôte.

La symbiose constitue une force évolutive majeure permettant de nombreuses adaptations des partenaires, en particulier dans la réponse des hôtes aux agents pathogènes. La bactérie endosymbiotique Wolbachia ( -protéobactérie) confère ainsi à certains insectes une résistance aux agents pathogènes humains dont ils sont les vecteurs. Chez le crustacé isopode Armadillidium vulgare, la présence de Wolbachia altère l'immunocompétence de son hôte en diminuant le taux d'hémocytes circulants (THC) et en augmentant la septicémie naturelle. La présence de Wolbachia dans les hémocytes et les organes hématopoïétiques a soulevé de nombreuses questions quant aux conséquences que cela entraîne sur le fonctionnement du système immunitaire et sur l'immunocompétence d'A. vulgare. Nous avons donc étudié l'impact de cette symbiose sur les hémocytes, l'immunocompétence et l'expression de gènes de l'immunité. Ainsi Wolbachia est présente dans plus d'un tiers des hémocytes (hybridation in situ fluorescente) et sa présence diminue la proportion d'hémocytes granulaires circulants (cytométrie en flux) chez les animaux âgés d'un an, sans affecter le THC à cet âge. L'activité phénoloxydase diminue avec l'âge et le statut symbiotique. En revanche, la présence de Wolbachia semble protéger les hémocytes de l'apoptose et augmenter l'immunocompétence d'A. vulgare lors d'une infection par Listeria ivanovii. Enfin, la quantification de l'expression des gènes de l'immunité, identifié après l'établissement du premier transcriptome de référence d'isopode (projet ANR EndoSymbArt), a révélé une tendance à la sous-expression au niveau de l'animal entier et des ovaires mais à la sur-expression dans les tissus immunitaires. La présence deWolbachia modifie donc les caractéristiques du système immunitaire aux niveaux cellulaire et humoral ainsi que l'immunocompétence d'A. vulgare. L'étude de nouveaux paramètres permettra d'établir si la présence de Wolbachia constitue réellement un avantage pour son hôte ou si au contraire la bactérie présente un coût parasitaire important.

Parmi les endosymbiotes, Wolbachia pipientis constitue à la fois le parasite de la reproduction le plus largement étudié et celui qui présente la plus grande variété d'effets sur son hôte. De par les manipulations de la reproduction de son hôte, Wolbachia est susceptible d'affecter la structuration génétique de son hôte. Armadillidium vulgare (Crustacé isopode) présente l'originalité d'héberger deux souches de Wolbachia féminisantes (wVulC et wVulM), ainsi qu'un facteur génétique féminisant non identifié (f). Au cours de ce travail, une troisième souche de Wolbachia vraisemblablement apparue par recombinaison des deux autres a été mise en évidence. Les prévalences de Wolbachia sont généralement faibles mais varient fortement d'une population à l'autre. La structuration génétique de l'hôte A. vulgare a été analysée à une échelle subrégionale, puis à l'échelle d'une métapopulation. L'utilisation de marqueurs microsatellites a révélé une diversité génétique importante et une structuration génétique faible, compatible avec un isolement par la distance (IBD). L'analyse du polymorphisme mitochondrial révèle au contraire un polymorphisme intra-populations faible et une forte structuration inter-populations, incompatible avec un IBD. Il est proposé que les facteurs féminisants soient soumis à sélection fréquence dépendante et qu'ils favorisent le maintien d'un petit nombre de mitotypes divergents par auto-stop génétique. Au sein de la métapopulation de la RBI de Chizé, une plus faible dispersion des femelles que des mâles et une forte connectivité des sous-populations semble favoriser de fortes prévalences de Wolbachia. L'analyse des biais de structuration génétique liés au sexe révèle que les facteurs féminisants tels que Wolbachia et f peuvent fortement biaiser les fréquences des mitotypes observés entre les sexes, mais aussi induire des biais de structuration génétique sur l'ADN nucléaire.

Les Wolbachia sont des alpha-proteobactéries présentes chez de nombreux arthropodes et nématodes filaires. Ces bactéries héritées maternellement induisent chez leurs hôtes des phénotypes allant du parasitisme au mutualisme, avec le long de ce continuum des phénotypes tels que la féminisation (F), l'incompatibilité cytoplasmique (IC) ou la mort des mâles. Wolbachia est ainsi un modèle particulièrement intéressant pour étudier les différents types de relations symbiotiques.Chez Brugia malayi, comme pour les autres nématodes filaires, Wolbachia vit en symbiose obligatoire avec son hôte. L'élimination de la bactérie par des traitements antibiotiques entraîne une perte de fertilité voire la mort du nématode. Chez l'isopode terrestre Armadillidium vulgare, Wolbachia induit la féminisation des mâles génétiques en femelles fonctionnelles entraînant des biais de sex-ratio vers les femelles dans la descendance.Pour comprendre les mécanismes impliqués dans ces deux symbioses, nous avons mis au point une nouvelle méthode de capture pour isoler l'ADN de Wolbachia et séquencer 8 souches de Wolbachia d'isopodes (F et IC). Une étude de génomique comparative a permis d'établir un premier pan-génome des bactéries du genre Wolbachia et d'identifier 2, 5 et 3 gènes présents seulement chez les souches mutualistes, féminisantes ou induisant la mort des mâles. L'expression des gènes potentiellement impliqués dans la féminisation ou le mutualisme a été étudiée au cours du développement de l'hôte. L'étude de l'interactome protéique bactérie-hôte a ensuite été initiée en utilisant comme appât des protéines bactériennes à domaines eucaryotes en vue d'identifier les cibles de Wolbachia chez l'hôte. / Bacteria of the genus Wolbachia are gram-negative alpha-proteobacteria present in many arthropods and filarial nematodes. These obligate intracellular bacteria are maternally inherited and induce a large number of phenotypes across the symbiosis continuum from mutualism to parasitism, including feminization (F), cytoplasmic incompatibility (CI) or male killing. Studying Wolbachia symbioses is therefore of particular interest in the investigation of symbiotic relationships.In Brugia malayi and other filarial nematodes, they are obligate leading to a loss of worm fertility, and eventual death upon their depletion with antibiotic. In arthropods, they rather are parasitic. In the isopod crustacean Armadillidium vulgare they cause feminization when present: genetic males develop as functional female leading to female biased sex-ratio progenies.In order to understand the molecular mechanisms of these two symbioses, we set up a new capture procedure to catch Wolbachia DNA and performed whole-genome sequencing on 8 Wolbachia strains, symbionts of isopods (F & CI). Comparative genomics led to the establishment of the Wolbachia pan-genome as well as the identification of phenotype related gene patterns. We identified 2, 5 and 3 genes that are only found in mutualist, feminizing and male killing strains, respectively. Expression of genes potentially involved in feminization and mutualism were also analyzed throughout host post-embryonic development. Host-symbiont interactome approach was then initiated by protein-protein interaction studies using bacterial proteins with eukaryote like motifs as bait in order to identify Wolbachia host targets involved in symbiosis.