Aphids

Denis TAGU
denis.tagu@rennes.inra.fr
UMR BiO3P (Biologie des Organismes et des Populations appliquée à la Protection des Plantes), INRA Rennes

Yvan RAHBÉ
yvan.rahbe@lyon.inra.fr
UMR BF2I (Biologie Fonctionnelle, Insectes et Interactions), INRA Lyon

Sciences comportementales
Behaviour

Phylogénétique et phylogénomique
Phylogenetics & phylogénomics

Génomique
Genomics

Génétique
Genetics

Ecotoxicologie
Ecotoxicology

Ecologie
Ecology

Biologie évolutive
Evolution

Biologie du développement
Developmental Biology

Biologie cellulaire et moléculaire
Cell & molecular biology

Biochimie
Biochemistry

Réseau national de Biologie Adaptative des Pucerons et Organismes Associés (BAPOA)
Pucerons
BioPuceron(at)listes.inra.fr

International Aphid Genomics Consortium
Pucerons
aphidgenomics@listes.inra.fr

Biologie fonctionnelle, insectes et interaction (BF2I)
UMR 1099 INRA-INSA
Acrythosiphon pisum
http://bf2i.insa-lyon.fr
Lyon

Biologie des organismes et des population appliquée à la protection des plantes (BiO3P)
UMR 1099 INRA-AGROCAMPUS OUEST-Université de Rennes 1
Acyrthosiphon pisum
http://www.rennes.inra.fr/bio3p
Rennes 1

Les pucerons (insectes de l’ordre des Hémiptères) se nourrissent pour la plupart du phloème des plantes (insectes piqueurs-suceurs) et affaiblissent la plante hote par la ponction déléments nutritifs et/ou par la transmission de virus responsables de nombreuses maladies. Environ 250 espèces de pucerons (parmi les 4000 répertoriées) sont ainsi des ravageurs importants dans les milieux agricoles ou forestiers. Le puceron est au cœur d’un réseau d’interactions abiotiques (photopériode, température) et biotiques (plante hôte, bactéries symbiotiques, ennemis naturels, phytovirus, cortèges des réseaux trophiques basés sur le miellat). Les équipes françaises travaillent sur la plupart des grandes fonctions biologiques qui sont responsables du fort potentiel démographique et adaptatif des pucerons, comme les relations avec la plante hôte, la nutrition, les symbioses, la vection de virus, l’interaction avec les ennemis naturels, la plasticité phénotypique et le mode de reproduction. Le développement de la génomique permet aujourd’hui d’envisager une meilleure compréhension des mécanismes sous jacents à ces adaptations et interactions. L’effort porté depuis 2003 au travers du Consortium International de la Génomique des Pucerons concerne le puceron du pois Acyrthosiphon pisum dont le génome a été publié en 2010 ; déjà d’autres espèces sont étudiées pour le développement de ressources génomiques.

Comme tous les pucerons, Acyrthosiphon pisum présente un développement où se succèdent 4 stades larvaires.

Chez les pucerons, il n’y a pas de métamorphose vraie et les stades larvaires ressemblent au stade adulte. L’élevage est effectué en laboratoire sur la plante hôte dans des conditions où les pucerons se multiplient par parthénogenèse vivipare : il s’agit donc d’élevage de clones. La plasticité phénotypique permet de produire des individus du même clone mais ayant des phénotypes différents : des ailés (en augmentant la densité des colonies par exemple), ou des individus sexués (en diminuant la durée de la photopériode). Dans ce cas, les femelles sexuées fécondées pondent des œufs diapausants d’où émergeront de nouveaux individus parthénogénétiques.

La phase parthénogénétique du cycle de vie est courte (environ 10 jours de la naissance à la production de la première descendance) alors que la phase sexuée dure plusieurs mois : les œufs sont diapausant (plus de 80 jours) et les colonies parthénogénétiques issues de l’éclosion au printemps de ces œufs sont insensibles pendant plusieurs semaines aux changements photopériodiques nécessaires à la production d’individus sexués (effet fondatrice).

Acyrthosiphon pisum :

Classification phylogénétique : arthropode, insecte de l’ordre des hémiptères, famille Aphididae

Génome séquencé, assemblé, annoté (http://www.aphidbase.com)

Environ 530 millions de paires de bases sur 4 chromosomes

Nombre de gènes : environ 34.000

Nombreux gènes dupliqués, sans trace de duplication génomique

Nombreux exemples de duplications/expansions géniques associées à des évolutions géniques divergentes

Exemples également de perte de certaines voies métaboliques ou de signalisation (p. ex. dans l’immunité)

Rares transferts horizontaux de gènes du symbiote bactérien vers le génome du puceron hôte

Exemples de transferts horizontaux de gènes d’autres bactéries ou de champignons

Quelques centaines de lignées naturelles caractérisées sur différents traits phénotypiques maintenues notamment en France, mais aussi aux Etats-Unis et au Japon RNAi transitoire par injection ou alimentation

Banques d’ESTs et de RNA-Seq

Puces à oligonucléotides couvrant 24.000 gènes pour analyses transcriptomiques

Catalogues de petits ARN non codant (microARN, piARN)

Données de méthylome

Marqueurs moléculaires pour caractériser les populations

Génomes complets de plusieurs lignées du puceron du pois

Génome et ressources génomiques : http://www.aphidbase.com

Réseaux métaboliques :

http://acypicyc.cycadsys.org/

Phylogénomique http://www.phylomedb.org/phylome_16

Les articles autour de la génomique sont répertoriés à : http://www.aphidbase.com/aphidbase/news/b_genome_publications_b

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