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En présentiel (limité) ou via Zoom :  https://inrae-fr.zoom.us/j/2943306815

ID de réunion : 294 330 6815

Président/te du jury :

• Dr. Christine COUSTAU, DR CNRS, Sophia Antipolis

Rapporteurs/trices :

• Pr. Emeritus Philip BATTERHAM, University of Melbourne, Australia
• Dr. Jean-Philippe DAVID, CR CNRS, LECA, Grenoble

Examinateurs/trices :

• Pr. Thomas VAN LEEUWEN, University of Ghent, Belgium

Directeur/trice de Thèse :

• Dr. Ralf NAUEN, Dinstinguished Science Fellow, Bayer AG, Monheim, Germany
• Dr. Gaëlle LE GOFF, CR INRAE, ISA, Sophia Antipolis

Résumé :

La légionnaire d’automne, Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae), est un ravageur polyphage qui se nourrit de nombreuses plantes hôtes, dont des cultures importantes comme le maïs, le riz et le sorgho. Ce ravageur est responsable chaque année de milliards de dollars de pertes agricoles et n'a envahi que récemment l'hémisphère oriental, dont l'Asie. La lutte contre cet insecte se base principalement sur l’utilisation d’insecticides ce qui a entrainé l’apparition de résistance à de nombreuses classes chimiques d’insecticides. S. frugiperda a développé des mécanismes sophistiqués d’adaptation pour éliminer les composés toxiques (toxines de plantes ou insecticides) comme la surexpression et la duplication de gènes d’enzymes de détoxication. Souvent exprimées à un niveau basal, ces enzymes sont induites quand l’insecte est exposé à un xénobiotique. Si ces dernières sont bien connues chez plusieurs insectes ravageurs, les facteurs de transcription impliqués dans le contrôle de leur expression restent largement inexplorés. Le but de ma thèse a été de déterminer le rôle du facteur de transcription Cap'n'collar isoforme C (CncC) et musculoaponeurotic fibrosarcoma (Maf) dans l’adaptation de S. frugiperda aux xénobiotiques en utilisant le modèle cellulaire Sf9.

J'ai montré que CncC et plusieurs gènes de détoxication sont induits par l'indole 3-carbinol (I3C), un glucosynolate présent dans les Brassicaceae comme le chou et le brocoli, et le méthoprène (Mtp), un insecticide qui imite l'hormone juvénile (JH). J’ai montré que la surexpression transitoire de CncC en cellules Sf9 est suivie d'une surexpression de certains de ces mêmes gènes de détoxication. Afin de caractériser le rôle des facteurs de transcription dans cette réponse j’ai établi deux types de lignées cellulaires transformées de manière stable. Le premier surexprime (OE) CncC, Maf ou les deux gènes et le second a été muté pour CncC (Knock-Out, KO) en utilisant la technique du CRISPR/Cas9. J’ai réalisé des tests de viabilité (MTT) et utilisé des sondes moléculaires en High Content Screening (HCS) pour tester si la modification de la voie de CncC:Maf affectait la capacité des cellules à faire face au stress toxique. Les lignées OE étaient plus tolérantes a l'I3C et au Mtp que le contrôle, tandis que les lignées KO étaient plus sensibles à ces composés. Les activités d’enzymes de détoxication, les carboxylestérases (CE) et les glutathion S-transférases (GST), à l'égard de substrats modèles étaient accrues dans les lignées OE, alors qu'elles étaient diminuées dans les lignées KO. Des études récentes ont montré que l'activation de la voie de CncC:Maf est médiée par la production d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) lors d'un stress toxique. J’ai donc mesuré la production de ROS dans les cellules Sf9 traitées avec l’I3C et le Mtp. Les deux composés ont déclenché des pulses de ROS bien qu’à des niveaux limités dans les lignées OE, contrairement aux lignées KO pour lesquelles les niveaux de ROS étaient plus importants. L'utilisation d'un antioxydant a annulé les pulses de ROS et restaure la tolérance des cellules KO à l'I3C et au Mtp. Enfin, j’ai comparé les gènes différentiellement exprimés dans les lignées OE et KO lors une analyse transcriptomique (RNA-seq). Ceci m’a permis d'identifier les gènes potentiellement contrôlés par CncC et Maf, la plupart d'entre eux étant des gènes de détoxication dont le rôle dans la résistance aux insecticides et la métabolisation de composés de plantes a été démontrée dans plusieurs études. En conclusion, je présente ici de nouvelles données suggérant que la voie de signalisation CncC:Maf joue un rôle central dans l'adaptation des FAW aux composés environnementaux toxiques et aux insecticides. Ces connaissances aident à mieux comprendre les voies d'expression des gènes de détoxication et peuvent être utiles à la conception de nouveaux moyens de lutte contre les insectes en interférant avec ces voies et l'expression des gènes de détoxication.

Mots Clefs :

Cap’n’collar isoform C (CncC), détoxication, résistance, adaptation aux plantes, régulation génétique