Comment les mouches tsé-tsé gèrent leurs partenaires microbiens

Beaucoup d'organismes vivants, comme les animaux, les plantes et les petits organismes unicellulaires, ont des Microbes qui vivent à l'intérieur d'eux. Ces microbes peuvent avoir différents types de relations avec leur hôte. Certains sont nuisibles et profitent de l'hôte, tandis que d'autres sont utiles et apportent des bénéfices. Il y a plein d'exemples de relations bénéfiques. Par exemple, certaines algues aident les créatures marines en leur donnant des nutriments importants. Des bactéries dans les vers créent des substances qui protègent leur hôte des maladies. Certains microbes aident les insectes à mieux supporter la chaleur. Dans certains cas, ces relations utiles peuvent devenir essentielles, ce qui signifie que l'hôte et les microbes dépendent l'un de l'autre pour survivre.

Soutenir ces microbes consomme de l'énergie et des ressources de l'hôte, car les microbes obtiennent tous leurs nutriments de l'hôte. Le gain global qu'un hôte tire de ces microbes dépend de l'environnement environnant. Par exemple, beaucoup d'insectes bénéficient de petits nutriments produits par leurs microbes intestinaux, et ce bénéfice peut changer selon les besoins de l'hôte et la disponibilité de ces nutriments dans leur nourriture. Comme le nombre de microbes à l'intérieur d'un hôte affecte probablement la quantité de nutriments que l'hôte obtient et combien d'énergie il dépense pour garder les microbes en vie, il est plausible que les hôtes contrôlent le nombre de microbes en fonction de leurs besoins et des nutriments qu'ils consomment. Des recherches ont montré que certains insectes gèrent leurs microbes pour s'aligner sur leurs besoins.

#Mouches Tsé-tsé et leurs Microbes

Les mouches tsé-tsé sont des exemples intéressants d'insectes qui ont à la fois des microbes essentiels et utiles. Elles se nourrissent exclusivement de sang et ont besoin de l'un de leurs microbes, Wigglesworthia, pour obtenir des vitamines B importantes qui manquent dans leur alimentation. Wigglesworthia vit avec les mouches tsé-tsé depuis des millions d'années et a un génome très réduit, ce qui signifie qu'il a perdu beaucoup de gènes au fil du temps. Cette relation est très étroite, et le microbe est devenu indispensable pour la tsé-tsé.

Wigglesworthia se trouve principalement à l'intérieur d'un organe spécial appelé le bactériesome, situé dans le moyen intestin de la tsé-tsé. Les femelles tsé-tsé ne pondent pas d'œufs mais donnent naissance à un larve à la fois. La larve est nourrie avec une substance riche en nutriments pendant son développement à l'intérieur de la mère. Wigglesworthia vit aussi dans ces glandes lactées, permettant à la mère de le transmettre à sa descendance. Cette configuration aide la tsé-tsé à gérer le nombre de microbes Wigglesworthia à la fois en elle et chez ses jeunes.

Le deuxième microbe, Sodalis, est également présent chez les tsé-tsé mais n'est pas aussi essentiel que Wigglesworthia. Sodalis peut vivre dans différents tissus à travers le corps de la tsé-tsé et a récemment évolué pour vivre à l'intérieur de l'hôte, alors qu'il vivait librement dans l'environnement avant. Contrairement à Wigglesworthia, qui ne peut pas survivre en dehors de la tsé-tsé, Sodalis peut prospérer loin d'elle, probablement grâce à un génome moins simplifié. Les bénéfices exacts de Sodalis pour la tsé-tsé ne sont toujours pas clairs mais semblent impliquer de les aider à vivre plus longtemps et à résister à certaines infections.

#Objectifs de l'Étude

Cette étude vise à comprendre combien de contrôle les mouches tsé-tsé ont sur les populations de leurs deux microbes : l'essentiel Wigglesworthia et l'optionnel Sodalis. Puisque regarder les changements dans le nombre de microbes peut être difficile, nous voulons examiner comment les mouches gèrent ces populations microbiennes dans différentes conditions. En comparant les deux microbes, qui ont des histoires différentes avec la tsé-tsé, nous espérons recueillir des infos sur si la tsé-tsé est susceptible de contrôler un type de microbe différemment que l'autre.

On pense que, tandis que les tsé-tsé pourraient maintenir activement le nombre de Wigglesworthia selon leurs besoins, la population de Sodalis ne serait pas aussi strictement contrôlée parce qu'elle peut croître en fonction de son environnement. On va enquêter là-dessus en observant les tsé-tsé dans diverses conditions et en mesurant le nombre de chaque microbe.

#Expérimentation avec les Mouches Tsé-tsé

#Garder les Mouches

On a obtenu des mouches tsé-tsé d'un centre de recherche et on les a gardées dans un environnement contrôlé pour nos études. Les mouches étaient nourries avec du sang stérile régulièrement. Pour notre première étude, on a examiné comment le nombre de microbes changeait selon l'âge des femelles tsé-tsé. On a regardé des mouches de différents âges, des très jeunes jusqu'à près de deux mois, et on a vérifié leurs niveaux de microbes.

#Changements au Fil du Temps

On a découvert que le nombre de microbes Wigglesworthia augmentait rapidement quand les mouches étaient jeunes, mais commençait à se stabiliser en atteignant l'âge adulte. Ça veut dire que les mouches investissent initialement beaucoup de ressources pour faire grandir ce microbe essentiel jusqu'à ce qu'il soit suffisant pour répondre aux demandes de reproduction. Cependant, après un certain point, le nombre de Wigglesworthia a diminué, probablement parce qu'en vieillissant, les ressources disponibles pour maintenir le microbe diminuent. C'était différent pour Sodalis, qui montrait une augmentation initiale mais commençait ensuite à baisser. Étrangement, les mouches plus vieilles semblaient permettre plus de croissance de Sodalis à nouveau, peut-être à cause de changements dans leur système immunitaire.

#Effets de l'Alimentation

Pour explorer comment la faim impacte les microbes, on a effectué une autre étude en se concentrant sur les mouches tsé-tsé mâles. Après les avoir nourries, on s'attendait à ce que les deux microbes augmentent en nombre, comme on l'a observé chez d'autres insectes qui se nourrissent de sang. Cependant, nos résultats ont montré qu'il n'y avait pas de changement significatif dans les niveaux de chaque microbe au fil du temps après un repas.

#Manipulations Alimentaires

Dans notre dernière série d'expériences, on a modifié les Régimes alimentaires des femelles tsé-tsé pour tester comment la disponibilité des nutriments affectait leurs microbes. En diluant leurs repas de sang ou en ajoutant de l'extrait de levure pour améliorer les nutriments, on voulait voir comment chaque régime impactait les nombres de Wigglesworthia et Sodalis. On soupçonnait que Wigglesworthia serait réduit dans un régime pauvre en nutriments mais pourrait rester stable dans des régimes riches en nutriments. D'un autre côté, on pensait que Sodalis croîtrait plus en réponse aux régimes plus riches et moins dans les plus pauvres.

Nos résultats ont suggéré que les nombres de Wigglesworthia ne changeaient pas significativement avec le régime, ce qui indique que l'hôte pourrait maintenir un niveau constant indépendamment des changements alimentaires à court terme. On dirait que les tsé-tsé s'appuient sur des besoins nutritionnels à long terme en gérant Wigglesworthia. En revanche, les nombres de Sodalis augmentaient avec les régimes enrichis, ce qui suggère que ce microbe est plus réactif aux conditions environnementales immédiates.

#Impacts sur la Reproduction

En examinant les effets du régime sur la reproduction, on a découvert que les régimes pauvres en nutriments affectaient négativement le poids des descendants et leur temps de survie. Nos expériences ont montré que les mouches tsé-tsé nourries avec du sang dilué avaient des pupes plus légères et des temps de survie plus courts après l'émergence. À l'inverse, les régimes avec ajout d'extrait de levure ont également entraîné un faible succès reproducteur, peut-être à cause de la toxicité de la levure à des concentrations plus élevées.

#Conclusion

Cette recherche a montré que la mouche tsé-tsé gère ses deux microbes différemment. Même si elle semble maintenir une population stable de l'essentiel Wigglesworthia, elle permet à l'autre, plus flexible, Sodalis, de réagir directement aux conditions alimentaires. Les résultats mettent en lumière comment les hôtes régulent leurs communautés microbiennes en fonction des besoins à long terme et de la disponibilité immédiate des nutriments. Explorer davantage comment ces relations microbiennes évoluent et leurs impacts sur la survie de l'hôte pourrait donner des infos précieuses sur la dynamique des interactions hôte-microbe.