Stage M2 – english below
Titre : Effet du venin des parasitoïdes sur le parasitisme des pucerons protégés par le symbionte
Hamiltonella defensa
Supervision : Maximilien Adam et Enric Frago
Salaire : basé sur la grille officielle
Durée : 6 mois en 2025 – dates flexibles
Lieu : UMR-CBGP, Montferrier-sur-Lez
Contexte général
Les pucerons sont des insectes herbivores qui posent de nombreux problèmes dans
l’agriculture. Une méthode pour réduire leur population est l’utilisation de leurs ennemis naturels, tels
que les guêpes parasitoïdes. Ces guêpes pondent leurs oeufs dans l’hémolymphe des pucerons. Une
fois éclos, la larve de parasitoïde se nourrit à l’intérieur du puceron jusqu’à former un cocon (momie),
tuant le puceron. Les parasitoïdes de pucerons injectent aussi du venin pour modifier la physiologie de
leur hôte, favorisant ainsi le développement des larves de parasitoïde (Pennacchio and Mancini 2012).
La bactérie symbiotique Hamiltonella defensa, présente dans l’hémolymphe de certains pucerons, leur
permet de résister au parasitisme par des guêpes parasitoïdes (Oliver et al. 2003). L’efficacité de cette
protection dépend à la fois de la souche de la bactérie et du génotype du parasitoïde (Cayetano and
Vorburger 2015). Ainsi, certains génotypes de parasitoïdes ont un taux de succès de parasitisme élevé
malgré la présence de H. defensa. Une étude récente suggère que la capacité des parasitoïdes à se
reproduire dans des pucerons protégés par H. defensa pourrait dépendre de leur venin (Ulrich et al.
2021). Cependant, cette hypothèse reste à être démontrée, et les mécanismes sous-jacents sont encore
mal connus. La présence d’H. defensa complique fortement les stratégies de lutte biologique contre les
pucerons ; il est donc crucial de mieux comprendre son interaction avec les parasitoïdes.
Objectif
L’objectif principal de ce projet est de mettre en évidence le rôle joué par le venin des
parasitoïdes dans le succès du parasitisme de pucerons protégés par la bactérie H. defensa.
Système biologique
Dans ce projet, nous utiliserons le puceron noir de la fève, Aphis fabae, un
insecte polyphage qui colonise diverses cultures telles que la betterave, la pomme de terre et tabac.
Nous disposons de plusieurs lignées génétiquement identiques d’A. fabae, qui diffèrent par la présence
et la souche de leur symbionte défensif Hamiltonella defensa (Cayetano et al. 2015). Nous élevons
également le parasitoïde Lysiphlebus fabarum, dont le succès reproducteur varie significativement en
fonction de la souche de H. defensa présente chez les pucerons. Les différentes lignées de pucerons et
les parasitoïdes ont été fournies par Christoph Vorburger (EAWAG, Suisse) et sont actuellement
élevées au CBGP.
Plan et méthodes
Afin de tester l’effet du venin sur le succès reproducteur des parasitoïdes, nous
dissèquerons 1) des parasitoïdes adultes pour collecter leur glande à venin et 2) des pucerons parasités
récupérer les oeufs matures des parasitoïdes. Ensuite, à l’aide d’un micro-injecteur, nous injecterons
ces oeufs, avec ou sans venin, dans des pucerons issus des différentes lignées (qui varient par la
présence et la souche du symbionte défensif). Finalement, nous évaluerons le succès du parasitisme,
afin de déterminer si le venin des parasitoïdes joue un rôle dans leur capacité à surmonter la protection
des pucerons conférée par le symbionte H. defensa.
Mots-clés
bactérie symbiotique, parasitisme, physiologie, micro-injection, interaction tritrophique
Pour candidater
Envoyez un email à enric.frago@cirad.fr et à maximilien.adam@cirad.fr avec votre
CV et une lettre de motivation (en français ou en anglais), en incluant dans l’objet du mail : « Candidate M2 AphidVenom ».
Title : Effect of parasitoid venom on the parasitism of aphids protected by the symbiont Hamiltonella
defensa
Supervisors : Maximilien Adam and Enric Frago
Salary : Based on the official pay scale
Duration : 6 months in 2025 with flexible dates
Location : UMR-CBGP, Montferrier-sur-Lez
General context
Aphids are herbivorous insects that cause significant problems in agriculture. One
method to reduce their population is biological control by releasing their natural enemies, such as
parasitoid wasps. These wasps reproduce by laying an egg in the hemolymph of the aphids. Once the
egg hatches, the parasitoid larva feeds inside the aphid until it forms a cocoon (mummy), causing the
death of the aphid. In addition to the egg, aphid parasitoids also inject venom into their host, which
alters the aphid’s physiology to facilitate the proper development of the parasitoid (Pennacchio and
Mancini 2012).
The symbiotic bacterium Hamiltonella defensa, present in the hemolymph of some aphids, allows
them to resist parasitism by parasitoid wasps (Oliver et al. 2003). The effectiveness of this protection
depends on both the strain of the bacterium and the genotype of the parasitoid (Cayetano and
Vorburger 2015). Thus, some parasitoid genotypes have a high parasitism success rate despite the
presence of H. defensa. A recent study suggests that the ability of parasitoids to reproduce in aphids
protected by H. defensa may depend on their venom (Ulrich et al. 2021). However, this hypothesis
remains to be demonstrated, and the underlying mechanisms are still poorly understood. The presence
of H. defensa significantly complicates biological control strategies against aphids; therefore, it is
crucial to better understand its interaction with parasitoids.
Objective
The primary objective of this project is to highlight the role played by parasitoid venom in the success
of parasitism in aphids protected by the bacterium H. defensa.
Biological system
In this project, we will use the black bean aphid, Aphis fabae, a polyphagous
insect that colonizes various crops such as beet, potato and tobacco. We have several genetically
identical lines of A. fabae that differ in the presence and strain of their defensive symbiont
Hamiltonella defensa (Cayetano et al. 2015). We are also rearing the parasitoid Lysiphlebus fabarum,
whose reproductive success varies significantly depending on the strain of H. defensa present in the
aphids. The different aphid lines and parasitoids were provided by Christoph Vorburger (EAWAG,
Switzerland) and are currently being reared at CBGP.
Plan and methods
To test the effect of venom on the reproductive success of parasitoids, we will
dissect: 1) adult parasitoids to collect their venom glands, and 2) parasitized aphids to retrieve mature
parasitoid eggs. Then, using a micro-injector, we will inject these eggs, with or without venom, into
aphids from different lines (varying in the presence and strain of the defensive symbiont). Finally, we
will measure the parasitism success, which will allow us to determine whether parasitoid venom
affects their ability to overcome the protection provided to aphids by their defensive symbiont, H.
defensa.
Keywords
symbiotic bacterium, parasitism, physiology, micro-injection, tri-trophic interaction.
To apply
Send an email to enric.frago@cirad.fr and maximilien.adam@cirad.fr with your CV and a
cover letter (in French or English), including in the subject line: « Candidate M2 AphidVenom”
Références
Cayetano L, Rothacher L, Simon J-C, Vorburger C (2015) Cheaper is not always worse: strongly
protective isolates of a defensive symbiont are less costly to the aphid host. Proc R Soc B Biol
Sci 282:20142333. https://doi.org/10.1098/rspb.2014.2333
Cayetano L, Vorburger C (2015) Symbiont‐conferred protection against Hymenopteran parasitoids in
aphids: how general is it? Ecol Entomol 40:85–93. https://doi.org/10.1111/een.12161
Oliver KM, Russell JA, Moran NA, Hunter MS (2003) Facultative bacterial symbionts in aphids
confer resistance to parasitic wasps. Proc Natl Acad Sci 100:1803–1807.
https://doi.org/10.1073/pnas.0335320100
Pennacchio F, Mancini D (2012) Aphid parasitoid venom and its role in host regulation. In: Parasitoid
Viruses. Elsevier, pp 247–254
Ulrich GF, Zemp N, Vorburger C, Boulain H (2021) Quantitative trait locus analysis of parasitoid
counteradaptation to symbiont-conferred resistance. Heredity 127:219–232.
https://doi.org/10.1038/s41437-021-00444-7
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