Mécanismes de symbiose avec Wolbachia

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Des nématodes aux insectes…

Les Wolbachia sont des bactéries très répandues dans la nature. Elles vivent en symbiose avec une incroyable diversité d’hôtes animaux, souvent des arthropodes, mais aussi certains nématodes parasites. Ces bactéries intracellulaires sont transmises de façon aussi efficace que surprenante par la lignée germinale de la femelle, comme les mitochondries. Parce qu’elles impactent la biologie de leurs hôtes qui peuvent être vecteurs de maladies, ou directement des parasites de l’homme, elles sont d’une importance biomédicale majeure. Les filarioses sont les maladies handicapantes les plus courantes au monde, causées par des nématodes qui vivent en symbiose avec Wolbachia. Sans ces bactéries, les vers deviennent stériles et meurent rapidement. Toutefois les bases cellulaires et moléculaires de cette symbiose sont inconnues. Nous travaillons à la compréhension des mécanismes qui sous-tendent la symbiose entre Wolbachia et leurs hôtes, en développant de nouvelles techniques d’approche, notamment en biologie cellulaire.

Les grandes questions:
Nous utilisons une approche basée sur plusieurs espèces d’hôtes, insectes et nématodes filaires, afin de définir :

  1. Quels sont les mécanismes de transmission de Wolbachia chez ses différents hôtes, au sein d’un organisme (du zygote à la lignée germinale de l’adulte), et au sein d’une population d’insectes ?
  2. Pourquoi les Wolbachia sont-elles essentielles à la survie des parasites filaires, dans les nombreuses espèces où elles sont présentes ?
  3. Comment les Wolbachia impactent-elles sur des fonctions cellulaires de bases pour établir avec succès un mode de vie intracellulaire?

Nos modèles expérimentaux:
Pour répondre à ces questions nous utilisons comme modèles expérimentaux des hôtes naturels des Wolbachia, comme le parasite responsable de l’éléphantiasis humaine Brugia malayi, la mouche Drosophile, et le moustique Culex pipiens.

Publications majeures

Wolbachia control stem cell behavior and stimulate germline proliferation in filarial nematodes

Vincent Foray*, Mercedes M.Perez-Jiménez*, Nour Fattouh, Frédéric Landmann

Developmental Cell, accepted.

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Frederic Landmann

Membres de l'équipe

  • Germain CHEVIGNON
    (Post-Doc) +33 (0)4 34 35 95 65
  • Aurelien DROUARD
    (IE-Recherche) +33 (0)4 34 35 95 65
  • Frederic LANDMANN Chef d'equipe
    (CRCN) +33 (0)4 34 35 95 65
  • Kevin TERRETAZ
    (T-Recherche) +33 (0)4 34 35 95 83
    • 2019

      Wolbachia endosymbionts subvert the endoplasmic reticulum to acquire host membranes without triggering ER stress.

      Fattouh N, Cazevieille C, Landmann F.

      PLoS Negl Trop Dis. 13(3):e0007218. Pubmed

    • 2019

      The Wolbachia Endosymbionts.

      Landmann F.

      Microbiol Spectr. 7(2). Pubmed

    • 2018

      Wolbachia Control Stem Cell Behavior and Stimulate Germline Proliferation in Filarial Nematodes.

      Foray V, Pérez-Jiménez MM, Fattouh N, Landmann F.

      Dev Cell. 45(2):198-211. Pubmed

    • 2016

      Non-centrosomal epidermal microtubules act in parallel to LET-502/ROCK to promote C. elegans elongation.

      Quintin S, Wang S, Pontabry J, Bender A, Robin F, Hyenne V, Landmann F, Gally C, Oegema K, Labouesse M.

      Development. 143:160-73. Pubmed

    • 2014

      Drosophila protamine-like Mst35Ba and Mst35Bb are required for proper sperm nuclear morphology but are dispensable for male fertility.

      Tirmarche S, Kimura S, Sapey-Triomphe L, Sullivan W, Landmann F, Loppin B.

      G3 (Bethesda). 4:2241-5. Pubmed

    • 2014

      Co-evolution between an endosymbiont and its nematode host: Wolbachia asymmetric posterior localization and AP polarity establishment.

      Landmann F, Foster JM, Michalski ML, Slatko BE, Sullivan W.

      PLoS Negl Trop Dis. 28:e3096. Pubmed

    • 2014

      Absence of Wolbachia endobacteria in the human parasitic nematode Dracunculus medinensis and two related Dracunculus species infecting wildlife.

      Foster JM, Landmann F, Ford L, Johnston KL, Elsasser SC, Schulte-Hostedde AI, Taylor MJ, Slatko BE.

      Parasit Vectors. 7:140. Pubmed

    • 2013

      Interdomain lateral gene transfer of an essential ferrochelatase gene in human parasitic nematodes.

      Wu B, Novelli J, Jiang D, Dailey HA, Landmann F, Ford L, Taylor MJ, Carlow CK, Kumar S, Foster JM,[...]

      Proc Natl Acad Sci U S A. 110(19):7748-53. Pubmed

    • 2012

      Efficient in vitro RNA interference and immunofluorescence-based phenotype analysis in a human parasitic nematode, Brugia malayi.

      Landmann F, Foster JM, Slatko BE, Sullivan W.

      Parasit Vectors. 5:16. Pubmed

    • 2012

      A cell-based screen reveals that the albendazole metabolite, albendazole sulfone, targets Wolbachia.

      Serbus LR, Landmann F, Bray WM, White PM, Ruybal J, Lokey RS, Debec A, Sullivan W.

      PLoS Pathog. 8(9):e1002922. Pubmed

    • 2012

      A new type F Wolbachia from Splendidofilariinae (Onchocercidae) supports the recent emergence of this supergroup.

      Lefoulon E, Gavotte L, Junker K, Barbuto M, Uni S, Landmann F, Laaksonen S, Saari S, Nikander S, de Souza[...]

      Int J Parasitol. 42(11):1025-36. Pubmed

    • 2012

      Both asymmetric mitotic segregation and cell-to-cell invasion are required for stable germline transmission of Wolbachia in filarial nematodes.

      Landmann F, Bain O, Martin C, Uni S, Taylor MJ, Sullivan W.

      Biol Open. 1(6):536-47. Pubmed

    • 2011

      A tension-induced mechanotransduction pathway promotes epithelial morphogenesis.

      Zhang H, Landmann F, Zahreddine H, Rodriguez D, Koch M, Labouesse M.

      Nature. 471(7336):99-103. Pubmed

    • 2011

      New insights into the evolution of Wolbachia infections in filarial nematodes inferred from a large range of screened species.

      Ferri E, Bain O, Barbuto M, Martin C, Lo N, Uni S, Landmann F, Baccei SG, Guerrero R, de Souza[...]

      PLoS One. 6(6):e20843. Pubmed

    • 2011

      Anti-filarial activity of antibiotic therapy is due to extensive apoptosis after Wolbachia depletion from filarial nematodes.

      Landmann F, Voronin D, Sullivan W, Taylor MJ.

      PLoS Pathog. 7(11):e1002351. Pubmed

    • 2010

      Asymmetric Wolbachia segregation during early Brugia malayi embryogenesis determines its distribution in adult host tissues.

      Landmann F, Foster JM, Slatko B, Sullivan W.

      PLoS Negl Trop Dis. 4(7):e758. Pubmed

    • 2009

      Wolbachia-mediated cytoplasmic incompatibility is associated with impaired histone deposition in the male pronucleus.

      Landmann F, Orsi GA, Loppin B, Sullivan W.

      PLoS Pathog. 5(3):e1000343. Pubmed

    • 2009

      Myosin II regulation during C. elegans embryonic elongation: LET-502/ROCK, MRCK-1 and PAK-1, three kinases with different roles.

      Gally C, Wissler F, Zahreddine H, Quintin S, Landmann F, Labouesse M.

      Development. 136(18):3109-19. Pubmed

    • 2008

      The genetics and cell biology of Wolbachia-host interactions.

      Serbus LR, Casper-Lindley C, Landmann F, Sullivan W.

      Annu Rev Genet. 42:683-707. Pubmed

    Wolbachia et les parasites filaires.

    Chez l’homme, les parasites filaires sont responsables de maladies tropicales négligées touchant plus de 120 millions d’individus, les filarde graves maladies handicapantes telles que l’éléphantiasis (filariose lymphatique) ou la cécité des rivières (onchocercose). Les endosymbiotes Wolbachia sont nécessaires à la fécondité et la survie des adultes filaires, et ces mêmes bactéries jouent un rôle crucial dans le développement des pathologies lorsqu’elles sont libérées dans le corps humain pendant la dégradation des larves mortes. Aussi les Wolbachia sont-elles devenues de nouvelles cibles thérapeutiques dans la lutte contre ces parasites humains, aucun des traitements antiparasitaires disponibles ne venant à bout des formes adultes dont la durée de vie dépasse les 10 ans, et dont les femelles relarguent chaque jour des centaines de larves.
    Pendant l’embryogenèse de Brugia malayi, un des agents responsable de l’éléphantiasis, les Wolbachia ségrégent asymétriquement dès la première division, pour envahir uniquement certains précurseurs de l’hypoderme. A partir de l’hypoderme de l’adulte juvénile, un tropisme ovarien permet la colonisation par Wolbachia des cellules germinales.
    Nous étudions les bases cellulaires et moléculaires de cette transmission.

    L’incompatibilité cytoplasmique.

    Les Wolbachia peuvent être également naturellement présentes chez les mouches drosophiles et chez les moustiques. Dans les deux cas, elles ne sont pas essentielles à la survie de leur hôte, et donc en manipulent la reproduction afin d’assurer leur transmission. Par une complexe stratégie qui élimine la descendance des femelles non infectées fécondées par des males infectés (une voie sans issue pour des bactéries transmises maternellement), les femelles et leur descendances infectées se retrouvent avantagées. Cette stratégie appelée Incompatibilité Cytoplasmique (CI) est la plus communément employée par les Wolbachia pour envahir une population d’insectes.
    Au cours du CI, le sperme issu d’un male infecté par Wolbachia ne conduit pas à un développement normal après fécondation d’un œuf non infecté. Dès la première mitose zygotique, la chromatine paternelle qui présente des défauts de remodelage est incapable de se condenser et de ségréger normalement, conduisant à un développement aneuploïde ou haploïde létal chez la mouche comme le moustique.
    Nous étudions les bases moléculaires du CI, afin de comprendre comment les Wolbachia modifient le sperme, et comment leur présence dans l’œuf restaure un développement normal.