Caractérisation de l’interaction mutualiste liant Drosophila melanogaster à son symbionte Lactobacillus plantarum

par Gilles Storelli

Thèse de doctorat en Sciences de la Vie

Sous la direction de François Leulier.

Le président du jury était Bertrand Mollereau.

Le jury était composé de François Leulier, Bertrand Mollereau, Pierre Leopold, Jacques Montagne, Gérard Eberl.

Les rapporteurs étaient Pierre Leopold, Jacques Montagne.


  • Résumé

    Le microbiote a un impact majeur sur la physiologie de son hôte, cependant notre compréhension des mécanismes régulant la relation hôte/microbiote reste limitée. Nous utilisons un hôte modèle simple, la Drosophile, afin de répondre à ces questions. Durant mon doctorat, je me suis attaché à une étape particulière du cycle de vie de la Drosophile, sa phase larvaire. Celle-ci constitue sa phase de croissance et est influencée par le contexte nutritionnel. Le microbiote influence également cette étape: l’association avec la bactérie Lactobacillus plantarum tempère les effets de la carence alimentaire en soutenant un taux de croissance élevé et une maturation rapide, en modulant chez l’hôte l’activité de l’hormone Ecdysone et de l’insuline. En retour, L.plantarum bénéficie de l’association, les larvesassurant sa persistance dans la niche (la niche étant le substrat nutritif, les larves et les bactéries associées). Pour caractériser les mécanismes mis en jeu dans ce mutualisme nous avons décrit les réponses transcriptomiques et métaboliques de la larve et avons également étudié les perturbations métaboliques de la niche. Nos résultats mettent en avant l’optimisation de l’extraction des acides aminés du substrat comme facteur clef du mutualisme. L.plantarum active l’expression des protéases intestinales de l’hôte via la voie IMD/NF-κB, et bénéficierait en retour d’une quantité d’acides aminés plus importante assurant sa persistance. Ainsi, nos travaux contribuent à l’effort de compréhension desmécanismes régulant l’interaction hôte/microbiote et pourraient conduire à de nombreuses applications thérapeutiques, notamment dans le cadre de déséquilibres nutritionnels.

  • Titre traduit

    Characterization of the mutualistic interaction tying Drosophila melanogaster with its symbiont Lactobacillus plantarum


  • Résumé

    Symbiotic bacterial populations (also called the “microbiota”) have a dramatic impact on their host’s physiology. However, our understanding of the mechanisms shaping host/microbes mutualism remains limited. We took advantage of Drosophila tractability to characterize the host’s and the microbial factors engaged in mutualism. During my PhD, I focused on the impact of the microbiota during the Drosophila larval phase, which constitutes its juvenile growth period. Drosophila larval phase is influenced by nutrition, but also by symbiotic microbes: specific association with the bacterium Lactobacillus plantarum buffers the deleterious effects of nutrient scarcity on the host’s juvenile growth, by sustaining greater growth rates and hastening maturation. L.plantarum mediate these effects by modulating the activity of the steroid hormone Ecdysone and the Insulin/Insulin-like Signaling pathway in its host. In return, L.plantarum benefits from Drosophila presence, as larvae ensure its long-term persistence in the niche (the niche being the nutritive substrate, the larvae and the bacteria dwelling on it). To characterize the mechanisms engaged in this mutualistic relationship, we described the host’s transcriptomic and metabolic responses to L.plantarum presence and characterized the metabolic perturbations occurring in the niche. Our results put forward the optimization of amino-acids extraction from the nutritive substrate as a cornerstone of mutualism. L.plantarum activates the expression of the host’s digestive proteases via IMD/NF-κB signaling and would benefit in return from an enhanced AA availability, which would help sustaining its long-term persistence. Altogether, our studies contribute to the understanding of the mechanisms regulating host/microbiota interaction and could lead to numerous therapeutic applications, notably aiming at counteracting the deleterious effects of nutritional imbalances.



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