L’équipe SymT travaille sur la symbiose intracellulaire entre le puceron du pois Acyrthosiphon pisum et sa bactérie Gram-négative Buchnera aphidicola. Cette bactérie est actuellement le modèle de bactéries endosymbiotiques le mieux connu au niveau moléculaire. Son génome (640 kb) est extrêmement réduit par rapport aux génomes des autres Entérobactériacées non symbiotiques. Une des caractéristiques fonctionnelles de ce génome est la conservation de la plupart des voies de biosynthèse des acides aminés essentiels au puceron.
Une approche intégrée, alliant des analyses transcriptomiques et génomiques globales aux modèles de réseaux métaboliques, a été entreprise ces dernières années par SymT pour identifier les gènes et les voies impliqués dans la physiologie symbiotique afin de les déstabiliser pour contrôler les insectes ravageurs des cultures. Ces recherches ont notamment montré une complémentarité génétique forte au niveau du métabolisme entre les deux organismes associés (biosynthèse des nucléotides, des acides aminés, des vitamines) et ont permis d'individualiser des voies métaboliques-clé de l'interaction symbiotique qui pourront être déstabilisées dans une perspective applicative en termes de lutte contre les pucerons. Ces études de modélisation des réseaux métaboliques symbiotiques sont actuellement transposées aux symbiotes d'autres espèces de pucerons dans le cadre de collaborations développées au sein du réseau BAPOA (Biologie Adaptative des Pucerons et Organismes Associés) du Département SPE d'INRAE et différentes collaborations nationales et internationales.
A côté des études métaboliques, le projet proposé par SymT pour le programme quinquennal en cours (2021-2025), est centré sur l'identification de l'origine tissulaire des bactériocytes (cellules spécialisées dans l’hébergement des symbiotes) et l'analyse de leur fonctionnement chez les insectes symbiotiques via l'identification de réseaux géniques et des processus cellulaires impliqués dans leur différenciation, leur homéostasie au cours du développement de l'insecte et leur vieillissement. Il s'agit ici d'une question fondamentalement importante et originale, et qui se pose dans une conjoncture scientifique très favorable, l'équipe ayant développé dernièrement les outils fonctionnels (analyses whole mount et analyses transcriptomiques single cell) et les collaborations (notamment avec le laboratoire du Prof. Patrick Callaerts, KU Leuven) pour étudier ces questions. L'équipe s'intéresse également à l'influence des symbiotes secondaires sur la physiologie de l'hôte et sur l'homéostasie de la symbiose primaire (collaborations avec l'IGEPP de Rennes, le CBGP de Montpellier et l'Université Catholique de Louvain-la-Neuve).
Le projet scientifique de notre thématique peut se décomposer en 5 axes de recherche très interconnectés : (1) Modélisation des réseaux symbiotiques, (2) caractérisation systémique des interactions trophiques, (3) caractérisation fonctionnelle des interactions trophiques, (4) caractérisation fonctionnelle du système de transport entre les partenaires associés et (5) métabolomique des interactions trophiques. Ces 5 axes de recherche présentent les caractéristiques communes d’être focalisés sur l’analyse du système symbiotique complet (bactérie et insectes) et de chercher une accroche applicative en agronomie (recherche de cibles de lutte contre les pucerons par la déstabilisation du système symbiotique).
