Interspecific competition between entomopathogenic nematodes (Steinernema) is modified by their bacterial symbionts (Xenorhabdus)

BACKGROUND: Symbioses between invertebrates and prokaryotes are biological systems of particular interest in order to study the evolution of mutualism. The symbioses between the entomopathogenic nematodes Steinernema and their bacterial symbiont Xenorhabdus are very tractable model systems. Previous studies demonstrated (i) a highly specialized relationship between each strain of nematodes and its naturally associated bacterial strain and (ii) that mutualism plays a role in several important life history traits of each partner such as access to insect host resources, dispersal and protection against various biotic and abiotic factors. The goal of the present study was to address the question of the impact of Xenorhabdus symbionts on the progression and outcome of interspecific competition between individuals belonging to different Steinernema species. For this, we monitored experimental interspecific competition between (i) two nematode species: S. carpocapsae and S. scapterisci and (ii) their respective symbionts: X. nematophila and X. innexi within an experimental insect-host (Galleria mellonella). Three conditions of competition between nematodes were tested: (i) infection of insects with aposymbiotic IJs (i.e. without symbiont) of both species (ii) infection of insects with aposymbiotic IJs of both species in presence of variable proportion of their two Xenorhabdus symbionts and (iii) infection of insects with symbiotic IJs (i.e. naturally associated with their symbionts) of both species. RESULTS: We found that both the progression and the outcome of interspecific competition between entomopathogenic nematodes were influenced by their bacterial symbionts. Thus, the results obtained with aposymbiotic nematodes were totally opposite to those obtained with symbiotic nematodes. Moreover, the experimental introduction of different ratios of Xenorhabdus symbionts in the insect-host during competition between Steinernema modified the proportion of each species in the adults and in the global offspring. CONCLUSION: We showed that Xenorhabdus symbionts modified the competition between their Steinernema associates. This suggests that Xenorhabdus not only provides Steinernema with access to food sources but also furnishes new abilities to deal with biotic parameters such as competitors

Le mecanisme d'action des complexes nemato-bacteriens entomopathogenes.

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Anatomical localization and ultrastructural traits of the bacterial symbionts of entomopathogenic nematodes

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Immunite chez les invertebres. Cellules, molecules et reactions de defense.

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Recognition of particulate material by haemocytes in Locusta Migratoria (resume d'une conference).

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Pathogenicity of the symbionts

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Immune recognition in insects: conflicting effects of autologous plasma and serum

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Caractérisation de cytolysines chez les bactéries entomopathogènes des genres Xenorhabdus et Photorhabdus, et étude de leur rôle dans la relation bactérie-insecte

Les entérobactéries des genres Xenorhabdus et Photorhabdus associées symbiotiquement à des nématodes des sols sont pathogènes par injection chez de nombreux insectes. Ces bactéries produisent in vitro des hémolysines, protéines souvent impliquées dans la virulence chez d'autres bactéries pathogènes, entraînant la cytolyse d'hématies et parfois d'autres cellules. L'objectif de ce travail a été de caractériser de tels facteurs, puis d'évaluer leur rôle dans la virulence chez l'insecte. Des études in vitro ont mis en évidence la présence de deux activités cytolytiques (C1 et C2) pour les hémocytes d'insectes (cellules immunocompétentes capables de phagocytose et d'encapsulement) dans les surnageants de culture des souches de Xenorhabdus. Chez X. nematophila F1, ces activités ciblent les deux types d'hémocytes majoritaires du lépidoptère Spodoptera littoralis, ainsi que des hématies de mammifères. Afin de caractériser le(s) gène(s) codant pour C1, le criblage d'une banque du prophage de X. nematophila a permis de cloner un locus de 5,7 kb qui entraîne une activité hémolytique chez E. coli. Ce locus, qui en fait induit l'activité hémolytique cryptique SheA d'E. coli, code pour une holine fonctionnelle, protéine phagique formant des pores dans la membrane externe des bactéries. L'hypothèse de son implication dans la sécrétion de l'activité C1 est discutée. Chez P. luminiscens, une activité cytolytique associée aux bactéries et s'exerçant sur hématies de cheval est produite in vitro. Les gènes phlA et phlB codant pour cette activité ont été identifiées dans la séquence du génome de P. luminiscens TT01. Ces gènes présentent des similarités de séquences avec les cytolysines de la famille des SAST (Secretion and Activation Serratia Type of Hemolysin). L'activité cytolytique est induite en conditions carencées en fer, et des fusions de promoteurs avec des gènes rapporteurs ont révélé une augmentation transcriptionnelle. par ailleurs, la transcription des gènes in vivo dans l'hémolymphe d'insecte a été vérifiée. Le mutant phlA- construit par échange allélique présente le même pouvoir pathogène que la souche sauvage. Cependant, il est moins compétitif que la souche sauvage au cours des septicémies chez l'insecte, indiquant que ce facteur de virulence ne joue pas un rôle majeur dans le pouvoir pathogène de la bactérie.LYON1-BU.Sciences (692662101) / SudocSudocFranceF

Le point sur les nematodes entomophages

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Rôle du système de sécrétion de type III de la bactérie entomopathogène Photorhabdus luminescens au cours du processus infectieux

Les entérobactéries des genres Xenorhabdus et Photorhabdus associées symbiotiquement à des nématodes des sols sont pathogènes par injection chez de nombreux insectes. Un locus codant pour un système de sécrétion de type III (ou TTSS) qui permet de délivrer des protéines bactériennes dites effectrices dans le cytosol de la cellule hôte, a été identifié chez Photorhabdus luminescens. Ce locus code pour la machinerie de sécrétion/translocation, des régulateurs de l'expression génique et une protéine effectrice LopT, homologue à la cytotoxine YopT de Yersinia. Un deuxième effecteur potentiel, homologue au premier et appelé LopT2 a été identifié dans une autre partie du génome à proximité d'un vestige de phage. L'objectif de ce travail a été de caractériser ce système de sécrétion et d'évaluer son rôle dans le processus infectieux chez l'insecte. Dans un premier temps, nous avons démontré en utilisant des souches de Xenorhabdus et Photorhabdus constitutivement marquées à la GFP (Green Fluorescent Protein) que ces deux bactéries avaient une localisation extracellulaire dans l'insecte. Le système de sécrétion de type III est présent chez toutes les espèces de Photorhabdus suggérant une acquisition avant la séparation des espèces mais pas chez Xenorhabdus. De plus, les composants de la machinerie de sécrétion sont hautement conservés mais les effecteurs prédits diffèrent entre P. luminescens et P. asymbiotica, deux espèces au spectre d'hôte différent (respectivement les Invertébrés et l'Homme). L'expression hétérologue chez Yersinia nous a permis de montrer que LopT ou LopT2 sont transloqués dans le cytoplasme de cellules de mammifères, comme le démontre l'apparition d'une forme électrophorétique différente de la GTPase RhoA. De plus, des études in vitro, ont mis en évidence que LopT est capable de libérer RhoA et Rac des membranes de cellules humaines et d'insectes. En outre, des essais d'infection réalisés in vivo chez le lépidoptère Spodoptera littoralis et chez l'orthoptère Locusta migratoria avec une souche de TT01 arborant une fusion traductionnelle des gènes lopT ou lopT2 avec le gène rapporteur GFP ont révélé que ces deux gènes sont induits uniquement dans des sites de défense tels que les nodules. Le mutant de la machinerie de sécrétion d'une part, n'induit plus la formation de nodules et d'autre part, est phagocyté par les macrophages d'insecte suggérant que LopT et LopT2, ou d'autres effecteurs, joueraient un rôle primordial dans l'inhibition de la phagocytose et indiquant un lien entre l'expression du TTSS et la nodulation chez l'insectLYON1-BU.Sciences (692662101) / SudocSudocFranceF