Thèse la Chenille qui Brille un Outil de Suivi en Temps Réel de la Réponse Immunitaire dans des Populations de Chenilles Ravageuses H/F - 34

Établissement : Université de Montpellier
École doctorale : GAIA - Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau
Laboratoire de recherche : DGIMI - Diversité, Génomes & Interactions Microorganismes-Insectes
Direction de la thèse : Nicolas NEGRE ORCID 0000000197273416
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-07T23:59:59

Spodoptera frugiperda, ou légionnaire d'automne (FAW), est un lépidoptère ravageur d'importance mondiale, menaçant la sécurité alimentaire en s'attaquant à des cultures essentielles comme le maïs et le riz. Les stratégies de lutte biologique contre cet insecte reposent en partie sur l'utilisation d'ennemis naturels des insectes, notamment des micro-organismes pathogènes spécifiques comme les virus, les bactéries, les parasitoïdes ou encore les champignons. Or le succès de ces micro-organismes dépend également de leur confrontation au système immunitaire de l'insecte dont
la compréhension des mécanismes reste encore fragmentaire et dispersée dans la littérature, en ce qui concerne les ravageurs agricoles. Comprendre les paramètres de la réponse immunitaire, sa dynamique d'activation ainsi que son intensité permettrait de mieux prédire les conditions du succès ou de l'échec des micro-organismes à contrôler les populations de ravageurs. Or, chez les insectes, aucun symptôme visible ne permet de déterminer si la réponse immunitaire est activée. S'il existait un test simple de détection en temps réel de cette activation dans des populations de chenilles confrontées à des agents pathogènes, cet outil permettrait de mesurer l'intensité de la réaction dans une population, la cinétique de la réponse après infestation, le pourcentage d'individus infectés, la propagation du pathogène dans la population, bref, l'équivalent d'une étude épidémiologique, sur des insectes. L'étude de la variation de cette réponse en fonction du type de pathogène (ex: virus ou bactéries), des conditions d'élevage (densité de population, régime alimentaires, conditions climatiques...) et/ou des modes d'infection, nous donnerait des indications cruciales sur les modes d'applications optimaux des micro-organismes pathogènes en bio-contrôle.
L'objectif de cette thèse est de construire puis exploiter un tel outil de mesure épidémiologique dans une population de FAW de laboratoire. L'outil envisagé sera une lignée de chenilles transgéniques dans laquelle un gène rapporteur fluorescent sera mis sous dépendance d'un élément régulateur endogène de la réponse immunitaire. L'idée est que la chenille devient fluorescente dès que son système immunitaire est activé. En mésocosme illuminé aux Ultra-Violets, il sera ainsi possible d'identifier ces chenilles fluorescentes, de les suivre en temps réel et donc corréler le résultat de la pathogénèse avec leur statut immunitaire. En effet, selon les conditions, celui-ci pourra être un indicateur de survie ou au contraire que le pathogène est déjà actif dans l'animal.
Le projet de thèse se déclinera en trois volets intégratifs combinant des compétences en biologie moléculaire, en analyses génomiques et en écologie. Les analyses génomiques permettront de caractériser les réseaux de gènes immunitaires spécifiques des différents pathogènes étudiés à DGIMI ainsi que d'en identifier les éléments génomiques régulateurs. Les constructions de biologie moléculaire consisteront à créer les transgènes. Finalement des expériences en mésocosme, dans lequel les chenilles seront suivies en temps réel par une caméra, détermineront la cinétique de la réponse immunitaire dans différentes conditions d'infections. Les ressources et connaissances qu'apporteront cette thèse dans la compréhension du rôle écologique du système immunitaire et donc du contrôle de populations de ravageurs par des micro-organismes pathogènes permettront d'identifier de nouveaux leviers pour améliorer l'efficacité des agents de bio-contrôle.

L'utilisation des ennemis naturels des insectes en bio-contrôle prend rarement en compte la contribution de la réponse immunitaire de l'insecte dans les cas de résistance aux pathogènes. Comprendre les paramètres du succès ou de l'échec d'un pathogène à contourner ces défenses immunitaire peut aider à affiner l'emploi et l'efficacité des agents de bio-contrôle.
Ce sujet de thèse s'inscrit dans la thématique générale de l'axe PEGI du laboratoire DGIMI, s'intéressant aux facteurs de plasticité de l'insecte et en particulier l'environnement microbien.

Caractérisation de la spécificité, de la cinétique et de l'efficacité de la réponse immunitaire in vivo.

Les analyses génomiques qui constitueront le premier volet, visent à identifier des éléments régulateurs (promoteurs et enhancers) spécifiques de la réponse immunitaire des chenilles de FAW. Le laboratoire DGIMI, expert en génomique des lépidoptères, a produit plus de 60 jeux de données transcriptomiques publiés et 27 jeux inédits, couvrant divers pathogènes, tissus et stades de développement de FAW. Ces données offrent une opportunité unique pour synthétiser les connaissances existantes et établir un immunome de référence, tout en clarifiant les réponses transcriptionnelles spécifiques aux infections. Cette analyse déjà bien avancée au laboratoire pourra servir à l'écriture d'un article de synthèse sur l'immunome des lépidoptères. Les analyses se déclineront comme suit : (i) Établir une réponse transcriptionnelle de base à l'infection, en réalisant une analyse comparative des profils d'expression génique entre individus infectés et témoins non infectés, afin d'identifier des signatures immunitaires communes (réponse antivirale, antibactérienne, etc.) et des réponses spécifiques aux tissus et aux stades de développement ; (ii) Décrypter les réseaux de régulation immunitaire, par la construction de réseaux de co-expression pour identifier les gènes clés (hubs) impliqués dans la régulation de l'immunité innée, et en cartographiant des éléments cis-régulateurs dans le génome de FAW. Nous testerons ces prédictions de séquences d'ADN régulatrices par des essais ChIP (chromatine immunoprécipitée) ciblant des marques d'activation (e.g. H3K4me3), ou par ATAC-seq (séquençage de la partie accessible de la chromatine) dans des hémocytes activés vs. naïfs; Des analyses fonctionnelles de type CRISPR ou RNAi, pour abolir l'expression de gènes candidats seront envisagées. Cette analyse débouchera sur un article d'identification des réseaux de régulation de gènes spécifiques de l'immunité chez FAW.
Dans un deuxième volet, ces séquences seront clonées dans un transgène GFP publié par une équipe américaine sur FAW, en parallèle de constructions contrôles avec promoteurs constitutifs. Un échange avec cette équipe sera envisagé en deuxième année de thèse pour se former à ce clonage ainsi qu'à l'injection du transgène dans les oeufs de FAW. Les constructions seront ensuite réalisées sur FAW au laboratoire DGIMI pour produire, outre la lignée contrôle, une lignée témoin de la réponse immunitaire globale, ainsi que de réponses spécifiques à l'infection viral, ou bactérienne seront construites . Avec le groupe DGIMI, une approche parallèle de knock-in par CRISPR, déjà réalisée au laboratoire, pourra insérer la GFP dans le cadre de lecture d'un gène candidat que nous avons déjà et qui est un marqueur infaillible de la réponse immunitaire. Cette approche de secours pourra être réalisée dès le début de la thèse mais ne nous apportera pas autant de connaissances que les lignées utilisant des éléments régulateurs.
Finalement, ces lignées transgéniques seront exploitées dans des expériences de mésocosme au cours desquelles une population de chenilles seront élevées en conditions naïves ou infectées et suivies en temps réel par une caméra. Les agents pathogènes les plus appropriés pour ces expériences sont des nématodes entomopathogènes porteur d'une bactérie symbiotique. DGIMI développe également des lignées de bactéries transgéniques afin de suivre la pathogénèse. En utilisant des lignées de différentes couleurs, il sera ainsi possible de suivre le pathogène et la réponse de l'hôte en temps réel dans une population. Une première question que nous souhaiterions résoudre grâce à ce système concerne le phénomène de priming, au cours duquel une primo infection avec un agent pathogène atténué confère un niveau de protection au pathogène léthal par la suite. L'hypothèse prévalente pour expliquer ce phénomène chez les invertébrés serait dans l'activation préalable du système immunitaire, réduisant ainsi la fenêtre de temps que le pathogène peut exploiter pour infecter efficacement son hôte. Nous pourrons ainsi mesurer ces cinétiques en condition de priming et vérifier cette hypothèse. De même, une autre hypothèse écologique concerne le compromis entre nutrition et réponse immunitaire. Nous pourrons utiliser ce système de mesure en temps réel pour déterminer l'efficacité de la réponse immunitaire en fonction de différents paramètres nutritifs, notamment des régimes plus ou moins riches en acides-aminés ou en lipides.