Les bactéries intracellulaires Wolbachia ont développé une vaste gamme d’interactions symbiotiques, du parasitisme reproductif au mutualisme chez les arthropodes terrestres et les nématodes filaires, devenant ainsi les endosymbiotes les plus répandus sur terre. Bien qu’elles se développent lentement dans les cultures cellulaires d’insectes pour lesquelles les marqueurs sont limités et qu’elles ne sont génétiquement pas manipulables, il existe un intéret croissant de déchiffrer leur mode de vie intracellulaire pour 2 raisons. Premièrement, Wolbachia intervient dans le développement et la transmission des arbovirus et deuxièmement, les filarioses lymphatiques sont traitables grâce à la susceptibilité des Wolbachia qui infectent les nématodes filaires aux antibiotiques. Au début de ce projet, j’ai infecté 2 lignées cellulaires de Drosophila melanogaster qui sont transcriptomiquement divergentes par une même souche de Wolbachia pouvant naturellement infecter Drosophila melanogaster. J’ai utilisé ces 2 lignées cellulaires qui sont différentiellement permissive à l’infection pour explorer l’interaction de Wolbachia avec le réticulum endoplasmique. Les observations par microscopie à fluorescence en temps réel et par microscopie électronique prouvent que cet organite est une source de membranes pour Wolbachia et possiblement, une source de nutriments. Pourtant, les analyses d’expression génique et les approches d’immunofluorescence démontrent que Wolbachia n’induit ni un stress au niveau du réticulum endoplasmique ni une protéolyse via la voie de signalisation ERAD suggérant dès lors, que Wolbachia subvertissent d’autres mécanismes pour assurer leur besoin en acides aminés. Au cours de ce projet, j’ai commencé à mettre en place une technique pour transformer Wolbachia par biolistique. La validation de cette technique de transformation a ouvert la voie vers l’optimisation de la procédure de sélection des transformants pour enfin pouvoir génétiquement manipuler Wolbachia. / The intracellular bacteria Wolbachia have developed a wide range of symbiotic interactions, from being opportunistic reproductive parasites to mutualists with terrestrial arthropods and filarial nematode species, making them the most common endosymbionts on earth. The discovery that they interfere with arboviruses development and transmission by mosquito vectors and that filarial diseases can be cured by targeting Wolbachia, have created a strong interest in deciphering the mechanisms underlying their intracellular lifestyle. However, being obligate intracellular endosymbionts, Wolbachia remain genetically intractable. They grow slowly in insect cell cultures, for which markers are limited. Despite these obstacles, and to limit cell line-specific phenotypes, I chose to infect 2 Drosophila melanogaster cell lines presenting different sets of expressed genes, with a unique Wolbachia strain, naturally hosted by Drosophila melanogaster. Using these 2 cell lines that are differently permissive to the infection, I explored the interaction of Wolbachia with the endoplasmic reticulum (ER). Through fluorescence time-lapse confocal and electron microscopy observations, I provide strong evidence that this organelle is the source of membrane for Wolbachia, and possibly a source of nutrients. However, gene expression analyses and immunofluorescence approaches demonstrate that Wolbachia do not induce ER stress nor an increased ERAD- induced proteolysis, suggesting; unlike previously reported, that Wolbachia salvage amino acids by other subversion mechanisms. Additionally, I pioneered biolistic bombardement of Wolbachia-infected cells and the validation of this transformation technique has paved the way towards optimization of transformant selection steps and ultimately to the genetic engineering of Wolbachia.

Le but de ce projet était de développer des méthodes d'assemblage de novo dans le but d'assembler de petits génomes, principalement bactériens, à partir de données de séquençage de nouvelle-génération. Éventuellement, ces méthodes pourraient être appliquées à l'assemblage du génome de StachEndo, une Alpha-Protéobactérie inconnue endosymbiote de l'amibe Stachyamoeba lipophora. Suite à plusieurs analyses préliminaires, il fut observé que l’utilisation de lectures Illumina avec des assembleurs par graphe DeBruijn produisait les meilleurs résultats. Ces expériences ont également montré que les contigs produits à partir de différentes tailles de k-mères étaient complémentaires pour la finition des génomes. L’ajout de longues paires de lectures chevauchantes se montra essentiel pour la finition complète des grandes répétitions génomiques. Ces méthodes permirent d'assembler le génome de StachEndo (1,7 Mb). L'annotation de ce génome permis de montrer que StachEndo possède plusieurs caractéristiques inhabituelles chez les endosymbiotes. StachEndo constitue une espèce d'intérêt pour l'étude du développement endosymbiotique. / The goal of this project was to develop de novo genome assembly methods adapted to small genomes, especially bacterial, using next-generation sequencing data. Eventually, these methods could be used to assemble the genome of StachEndo, an unknown Alpha-Proteobacteria ensymbiont of the Stachyamoeba lipophora amoeba. Preliminary findings showed that the use of Illumina reads with DeBruijn graph assemblers yielded the best results. These experiments also showed that contigs produced with k-mers of various sizes were complementary in genome finishing assays. The addition of long-range paired-end reads proved necessary to fully close genomic assembly gaps. These methods made the assembly of StachEndo’s genome (1.7 Mb) possible. Through the annotation of StachEndo’s genes, several features that are unusal for endosymbionts were identified. StachEndo seems to be an interesting species for the study of endosymbiotic evolution.