Facteurs déterminant la composition et la co-occurrence du microbiome de la tordeuse des bourgeons de l'épinette

Il existe un lien important entre le microbiome et l’hôte dans une grande variété d’organismes, parmi lesquels sont les humains, des animaux et des plantes. Chez les insectes, le microbiome joue un rôle dans la défense contre les pathogènes, l’obtention de nutriments à partir de l’alimentation et la détermination sexuelle, entre autres. La composition et le rôle du microbiome varient de façon importante à travers la classe des insectes, et nos connaissances sur les facteurs qui déterminent la composition de ces communautés microbiennes sont insuffisantes. Chez les Lépidoptères, il a été théorisé que la larve ne peut entretenir une communauté résidente dans son intestin, et donc que la majorité du microbiome de l’insecte est transitoire et provient majoritairement de l’alimentation. On en sait très peu sur le microbiome de la tordeuse des bourgeons de l’épinette (TBE), Choristoneura fumiferana, un des Lépidoptères les plus destructeurs en Amérique du Nord. La larve de la TBE attaque principalement les populations de sapin et d’épinette. Périodiquement, les populations de cet insecte augmentent drastiquement, provoquant une épidémie et causant la défoliation d’importantes populations d’arbres hôtes. L’insecte fait partie d’un réseau trophique comportant divers animaux et insectes qui ont un impact sur la dynamique de ses populations, et dont les communautés bactériennes pourraient être une partie méconnue. Il est donc important de caractériser les facteurs déterminant la composition et les associations bactériennes du microbiome de la TBE à la fois pour mieux comprendre l’assemblage de microbiomes de Lépidoptères et comme une première étape pour améliorer nos outils de contrôle cet insecte important à la fois économiquement et écologiquement. Cette thèse présente un projet visant à caractériser les facteurs spatiaux, environnementaux et biologiques déterminant la composition des communautés bactériennes de la TBE et les associations bactériennes à l’oeuvre dans ces communautés. Notre premier objectif était de mesurer l’impact de facteurs environnementaux, de la composition des communautés du feuillage consommé par la TBE, de l’espèce d’arbre hôte et de la structure spatiale sur la composition des communautés bactériennes de la TBE. Pour ce faire, nous avons caractérisé les communautés microbiennes de larves de TBE à travers l’aire d’épidémie au Québec dans les provinces avoisinantes sur différentes espèces d’arbre hôte. Notre deuxième objectif était de mesurer à quel point les communautés des intestins de TBE variaient selon le sexe de l’insecte et comment les communautés des intestins différaient des communautés retrouvées dans les larves entières. Nous avons donc observé comment ces communautés différaient en termes de diversité taxonomique, de composition générale et de variabilité entre individus. Notre troisième objectif était de mesurer comment la variation entre intestins et larves entières, entre espèces d’arbre hôte et entre sexes larvaires influençait les réseaux d’associations microbiens de la TBE. À cette fin, nous avons caractérisé les patrons de co-occurrence bactériens du microbiome de la TBE et avons déterminé la variation en termes de structure et de taxons moyeux entre les groupes mentionnés précédemment. Le premier chapitre de cette thèse a démontré que les communautés du feuillage, la structure spatiale et l’espèce d’arbre hôte sont des facteurs importants dans la composition du microbiome de la TBE, mais qu’une importante variation spatiale demeure inexpliquée. Le deuxième chapitre a permis d’observer que malgré le fait que la composition du microbiome de l’intestin de la TBE ne varie que très peu selon le sexe larvaire, la diversité taxonomique et l’abondance de taxons spécifiques varient. Nous avons aussi démontré que les communautés de larves entières sont beaucoup plus diverses et variables entre individus que les communautés des intestins, mais que ces dernières sont beaucoup plus sensibles à l’effet du site d’échantillonnage. Lors du troisième chapitre, nous avons démontré que les réseaux de co-occurrence variaient en termes en structure, de densité ou de taxons moyeux selon l’espèce d’arbre-hôte, le sexe de l’insecte ou de si la communauté provient de larves entières ou des intestins de TBE. Le projet présenté dans cette thèse avance considérablement notre compréhension de l’assemblage des communautés bactériennes associées à la TBE et génère d’importantes hypothèses envers l’importance du microbiome pour l’insecte et l’amélioration des outils pour le contrôler. \n_____________________________________________________________________________ \nMOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : microbiome, insectes défoliateurs, écologie microbienne, tordeuse des bourgeons de l’épinette, réseaux de co-occurrence

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