Pucerons

Général

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 d’éléments 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.

Nom : Acyrthosiphon pisum
Classification phylogénétique : arthropode, insecte de l’ordre des hémiptères, famille Aphididae
Génome séquencé, assemblé et annoté
Taille du génome : Environ 530 millions de paires de bases sur 4 chromosomes. Nombre de gènes : environ 34.000.
Informations remarquables :
- 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

Reproduction

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).

Outils

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
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

Bases de données

Génome et ressources génomiques :

https://bipaa.genouest.org/is/aphidbase/

Réseaux métaboliques :

http://acypicyc.cycadsys.org/

Phylogénomique :

http://www.phylomedb.org/phylome_16

Infrastructures

Experts

Bibliographie

Les articles autour de la génomique sont répertoriés sur l’outil Aphidbase : https://bipaa.genouest.org/is/aphidbase/