Experimental Infection of the Biomphalaria glabrata Vector Snail by Schistosoma mansoni Parasites Drives Snail Microbiota Dysbiosis.

Host-parasite interaction can result in a strong alteration of the host-associated microbiota. This dysbiosis can affect the fitness of the host; can modify pathogen interaction and the outcome of diseases. Biomphalaria glabrata is the snail intermediate host of the trematode Schistosoma mansoni, the agent of human schistosomiasis, causing hundreds of thousands of deaths every year. Here, we present the first study of the snail bacterial microbiota in response to Schistosoma infection. We examined the interplay between B. glabrata, S. mansoni and host microbiota. Snails were infected and the microbiota composition was analysed by 16S rDNA amplicon sequencing approach. We demonstrated that the microbial composition of water did not affect the microbiota composition. Then, we characterised the Biomphalaria bacterial microbiota at the individual scale in both naive and infected snails. Sympatric and allopatric strains of parasites were used for infections and re-infections to analyse the modification or dysbiosis of snail microbiota in different host-parasite co-evolutionary contexts. Concomitantly, using RNAseq, we investigated the link between bacterial microbiota dysbiosis and snail anti-microbial peptide immune response. This work paves the way for a better understanding of snail/schistosome interaction and should have critical consequences in terms of snail control strategies for fighting schistosomiasis disease in the field

Caractérisation et rôle dans l'interaction tripartite du microbiote d'hôtes intermédiaires Planorbidae des parasites trématodes Schistosoma spp. agent responsable de la bilharziose

Every living organism is faced, eventually, to microorganisms, whether they are bacteria, viruses, fungi or protists. Microbiota largo sensu represent all these microorganisms, living in a host a T time. It is considered, since years, as an integral compartment of its host. It can affect several host functions, like nutrition, development or immunity. Thus, it can play a key role in interactions between organisms, notably hosts/parasites and hosts/pathogens interactions, improving the immune system of its host or directly affecting the invader. The case of Biomphalaria glabrata and other Planorbidae, intermediate hosts of Schistosoma sp. parasites, responsible agent for bilharzia, is a perfect model to study the role of microbiota in host/parasite interactions. Indeed, understanding the interaction between the worm and its intermediate host could open the way for new measure to fight it, as blocking its lifecycle. The characterization of mollusks' microbiota and its role in the interaction is, thus, an interesting way to explore. During my PhD, I (i) characterized the bacterial and protist microbiota of several Planorbidae species in order to compare it according to host phylogeny; (ii) studied the dynamic of microbiota bacterial communities during an infection kinetic in different B. glabrata strains and; (iii) disturbed the bacterial microbiota and observed the consequences on the mollusks resistance to parasite, in order to highlight a potential role of these bacteria in their host immunity. One of the main results of this work is the high specificity of bacterial communities to their host phylogeny, displaying a phylosymbiosis pattern. Moreover, a variation in infection intensity or prevalence has been highlighted, depending on host/parasite combination, after a microbiota disturbance, suggesting a link between the latter and the antiparasitic immunity of mollusks. Thus, this PhD work is a first step in the understanding of the tripartite interaction between a parasite, its intermediate host and the microbiota of the latter, that could, in time, open new perspectives in the fight against the responsible agent of bilharzia.Tout organisme vivant est confronté à des microorganismes, qu'ils s'agissent de bactéries, de virus, de champignons ou de protistes, à un moment ou un autre de sa vie. Le microbiote largo sensu représente l'ensemble de ces microorganismes, présents dans un hôte à un temps T. Il est, depuis plusieurs années, considéré comme un compartiment à part entière de son hôte. Il peut avoir un impact sur différentes fonctions biologiques de l'hôte, telles que la nutrition, le développement ou encore l'immunité. Il peut ainsi jouer un rôle clef dans les interactions entre organismes, notamment les interactions hôtes/parasites ou hôtes/pathogènes, en améliorant le système immunitaire de son hôte ou en impactant directement l'envahisseur. Le cas de Biomphalaria glabrata et autres Planorbidae, hôtes intermédiaires du parasite Schistosoma sp., agent responsable de la bilharziose, est un modèle parfait pour l'étude du rôle du microbiote dans les interactions hôtes/parasites. En effet, la compréhension de l'interaction du ver avec son hôte intermédiaire notamment pourrait ouvrir la voie vers de nouvelles mesures de lutte, comme le blocage de son cycle. La caractérisation du microbiote des mollusques et son rôle dans l'interaction est donc une piste intéressante à explorer. Au cours de cette thèse, j'ai (i) caractérisé le microbiote bactérien et protistes de différentes espèces de Planorbidae afin de le comparer en fonction de la phylogénie des mollusques ; (ii) étudié la dynamique des communautés bactériennes au cours d'une cinétique d'infestation chez différentes souches de B. glabrata et (iii) perturbé le microbiote bactérien et observé les conséquences sur la résistance des mollusques face aux parasites afin de mettre en avant un potentiel rôle de ces bactéries dans l'immunité de leur hôte. L'un des résultats principaux de cette thèse est la spécificité forte des communautés bactériennes à la phylogénie de leur hôte, qui va jusqu'à former un patron de phylosymbiose. De plus, une variation dans l'intensité ou dans la prévalence de l'infestation a été soulignée, selon la combinaison hôte/parasite, après une perturbation du microbiote, suggérant un lien entre ce dernier et l'immunité antiparasitaire des mollusques. Ce travail de thèse est donc un premier pas dans la compréhension de la relation tripartite entre un parasite, son hôte intermédiaire et le microbiote de ce dernier, pouvant, à terme, ouvrir de nouvelles perspectives dans la lutte contre l'agent responsable de la bilharziose

Caracterisation and role of microbiota in the interaction host/parasite between Planorbidae and trematode worm of Schistosoma genus, responsible agent of the bilharziose

Tout organisme vivant est confronté à des microorganismes, qu'ils s'agissent de bactéries, de virus, de champignons ou de protistes, à un moment ou un autre de sa vie. Le microbiote largo sensu représente l'ensemble de ces microorganismes, présents dans un hôte à un temps T. Il est, depuis plusieurs années, considéré comme un compartiment à part entière de son hôte. Il peut avoir un impact sur différentes fonctions biologiques de l'hôte, telles que la nutrition, le développement ou encore l'immunité. Il peut ainsi jouer un rôle clef dans les interactions entre organismes, notamment les interactions hôtes/parasites ou hôtes/pathogènes, en améliorant le système immunitaire de son hôte ou en impactant directement l'envahisseur. Le cas de Biomphalaria glabrata et autres Planorbidae, hôtes intermédiaires du parasite Schistosoma sp., agent responsable de la bilharziose, est un modèle parfait pour l'étude du rôle du microbiote dans les interactions hôtes/parasites. En effet, la compréhension de l'interaction du ver avec son hôte intermédiaire notamment pourrait ouvrir la voie vers de nouvelles mesures de lutte, comme le blocage de son cycle. La caractérisation du microbiote des mollusques et son rôle dans l'interaction est donc une piste intéressante à explorer. Au cours de cette thèse, j'ai (i) caractérisé le microbiote bactérien et protistes de différentes espèces de Planorbidae afin de le comparer en fonction de la phylogénie des mollusques ; (ii) étudié la dynamique des communautés bactériennes au cours d'une cinétique d'infestation chez différentes souches de B. glabrata et (iii) perturbé le microbiote bactérien et observé les conséquences sur la résistance des mollusques face aux parasites afin de mettre en avant un potentiel rôle de ces bactéries dans l'immunité de leur hôte. L'un des résultats principaux de cette thèse est la spécificité forte des communautés bactériennes à la phylogénie de leur hôte, qui va jusqu'à former un patron de phylosymbiose. De plus, une variation dans l'intensité ou dans la prévalence de l'infestation a été soulignée, selon la combinaison hôte/parasite, après une perturbation du microbiote, suggérant un lien entre ce dernier et l'immunité antiparasitaire des mollusques. Ce travail de thèse est donc un premier pas dans la compréhension de la relation tripartite entre un parasite, son hôte intermédiaire et le microbiote de ce dernier, pouvant, à terme, ouvrir de nouvelles perspectives dans la lutte contre l'agent responsable de la bilharziose.Every living organism is faced, eventually, to microorganisms, whether they are bacteria, viruses, fungi or protists. Microbiota largo sensu represent all these microorganisms, living in a host a T time. It is considered, since years, as an integral compartment of its host. It can affect several host functions, like nutrition, development or immunity. Thus, it can play a key role in interactions between organisms, notably hosts/parasites and hosts/pathogens interactions, improving the immune system of its host or directly affecting the invader. The case of Biomphalaria glabrata and other Planorbidae, intermediate hosts of Schistosoma sp. parasites, responsible agent for bilharzia, is a perfect model to study the role of microbiota in host/parasite interactions. Indeed, understanding the interaction between the worm and its intermediate host could open the way for new measure to fight it, as blocking its lifecycle. The characterization of mollusks' microbiota and its role in the interaction is, thus, an interesting way to explore. During my PhD, I (i) characterized the bacterial and protist microbiota of several Planorbidae species in order to compare it according to host phylogeny; (ii) studied the dynamic of microbiota bacterial communities during an infection kinetic in different B. glabrata strains and; (iii) disturbed the bacterial microbiota and observed the consequences on the mollusks resistance to parasite, in order to highlight a potential role of these bacteria in their host immunity. One of the main results of this work is the high specificity of bacterial communities to their host phylogeny, displaying a phylosymbiosis pattern. Moreover, a variation in infection intensity or prevalence has been highlighted, depending on host/parasite combination, after a microbiota disturbance, suggesting a link between the latter and the antiparasitic immunity of mollusks. Thus, this PhD work is a first step in the understanding of the tripartite interaction between a parasite, its intermediate host and the microbiota of the latter, that could, in time, open new perspectives in the fight against the responsible agent of bilharzia

Covariation between microeukaryotes and bacteria associated with Planorbidae snails

International audienceBackground: Microbial communities associated with macroorganisms might affect host physiology and homeostasis. Bacteria are well studied in this context, but the diversity of microeukaryotes, as well as covariations with bacterial communities, remains almost unknown.Methods: To study microeukaryotic communities associated with Planorbidae snails, we developed a blocking primer to reduce amplification of host DNA during metabarcoding analyses. Analyses of alpha and beta diversities were computed to describe microeukaryotes and bacteria using metabarcoding of 18S and 16S rRNA genes, respectively.Results: Only three phyla (Amoebozoa, Opisthokonta and Alveolata) were dominant for microeukaryotes. Bacteria were more diverse with five dominant phyla (Proteobacteria, Bacteroidetes, Tenericutes, Planctomycetes and Actinobacteria). The composition of microeukaryotes and bacteria were correlated for the Biomphalaria glabrata species, but not for Planorbarius metidjensis. Network analysis highlighted clusters of covarying taxa. Among them, several links might reflect top-down control of bacterial populations by microeukaryotes, but also possible competition between microeukaryotes having opposite distributions (Lobosa and Ichthyosporea). The role of these taxa remains unknown, but we believe that the blocking primer developed herein offers new possibilities to study the hidden diversity of microeukaryotes within snail microbiota, and to shed light on their underestimated interactions with bacteria and hosts

Schistosomiasis Vector Snails and Their Microbiota Display a Phylosymbiosis Pattern

Planorbidae snails are the intermediate host for the trematode parasite of the Schistosoma genus, which is responsible for schistosomiasis, a disease that affects both humans and cattle. The microbiota for Schistosoma has already been described as having an effect on host/parasite interactions, specifically through immunological interactions. Here, we sought to characterize the microbiota composition of seven Planorbidae species and strains. Individual snail microbiota was determined using 16S ribosomal DNA amplicon sequencing. The bacterial composition was highly specific to the host strain with limited interindividual variation. In addition, it displayed complete congruence with host phylogeny, revealing a phylosymbiosis pattern. These results were confirmed in a common garden, suggesting that the host highly constrains microbial composition. This study presents the first comparison of bacterial communities between several intermediate snail hosts of Schistosoma parasites, paving the way for further studies on the understanding of this tripartite interactio

Infection of the Biomphalaria glabrata vector snail by Schistosoma mansoni parasites drives snail microbiota dysbiosis

Host-associated microbiota cari affect the fitness of its host in a number of ways, including the modification of host-parasite interactions and thus the outcome of disease. Biomphalaria glabrata is the vector snail of the trematode Schistosoma mansoni, the agent of human schistosomiasis, causing hundreds of thousands of deaths every year. Here, we present the first study of the snail bacterial microbiota in response to Schistosoma infection. To examine the interplay between B. glabrata, S. mansoni and snail microbiota, snails were infected and the microbiota composition was analysed by massive 16S rDNA amplicon sequencing approach. We characterized the Biomphalaria bacterial microbiota at the individual level in both naive and infected snails. Sympatric and allopatric strains of parasites were used for infections and re­infections to analyse the modification or dysbiosis of snail microbiota in different host-parasite co-evolutionary contexts. Concomitantly, using RNAseq data, we investigated the link between bacterial microbiota dysbiosis and snail anti-microbial peptide immune response. This work paves the way for a better understanding of snail/schistosome interaction, and would have critical consequences in terms of snail control strategies for fighting schistosomiasis disease in the field

Distribution et spéciation des terres rares dans des stériles miniers par micromorphologie et spectroscopie

National audienceL’exploitation des gisements d’argiles ioniques – des ressources en terres rares (REEs) spécifiques à la Chine – se fait en surface par lixiviation en tas, créant des grandes quantités de stériles peu fertiles et toujours enrichis en REEs, impactant les sols et les eaux environnants. Pour mettre au point des techniques de remédiation durables, il est nécessaire de caractériser la spéciation chimique des REEs restantes, et d’étudier les facteurs contrôlant leur biodisponibilité. Sur un site minier exploité il y a plus de 10 ans à Dingnan, les principales phases porteuses des REES ont été identifiées par analyses en microfluorescence X au synchrotron SOLEIL sur la ligne LUCIA. Les REEs sont essentiellement concentrées dans la fraction fine, dispersées dans une matrice hétérogène à l’échelle micrométrique. Des micro-phases de Ce(IV), non affecté par la lixiviation, ont également été mises en évidence par micro- spectroscopie XANES.Les analyses faites sur les sols remédiés (amendés et plantés) a mis en évidence la grande affinité des REEs pour la matière organique présente dans ces sols, même à des teneurs très faibles, suggérant fortement l’impact significatif et positif de la phytoremédiation sur le comportement des REEs dans ces environnements

Spatial distribution and speciation of Rare Earth Elements in mine tailings from ion-adsorption deposits in Southern China

International audienceRare Earth Elements (REEs) are essential components of many high-tech products. In industrial materials, REEs come at 90% from Southern China ion-adsorption deposits, from which they are recovered by heap leaching using ammonium sulfate. Such large-scale process leads to severe environmental damage, and produces large tailings. Elucidating the nature of REE-bearing phases in these mine tailings is critical for predicting REE dynamics and designing a successful sustainable reclamation strategy, phyto-stabilization being currently tested.First investigations on the tailings soils revealed their high heterogeneous mineral composition, supporting the need for micro-scale investigation. XRD and TEM-EDXS identified quartz, K-feldspars and kaolinite as major phases, and optical microscope observations evidenced Fe-rich weathered layers surrounding particles, as well as organic material that might play a role in REEs distribution.X-ray spectromicroscopy analyses of soil thin sections (bare and planted) were performed at SSRL (beamline 2-3) and SOLEIL (LUCIA). We targeted the most concentrated REEs in the bulk soil, i.e., La, Ce and Nd. Overlaps in the fluorescence lines of REEs and transition metals (Ba, Ti) obliged us to perform fitting of the fluorescence signal in each pixel of the maps. Then, µXANES spectra at REE L-edges were collected to confirm the presence of REEs. The use of µXANES allowed us to detect very low quantities of REEs that were not detectable in global fluorescence maps. The combination of spectromicroscopy and fluorescence mapping was crucial and powerful to detect low levels of REEs in heterogeneous material.We evidenced the co-localization of REEs with Fe oxides, and, in reclaimed and vegetated samples, with roots. The high number of measurements performed on LUCIA beamline showed us that Ce speciation was predominantly Ce4+ when not accompanied by others REEs. In contrast, Ce3+ is systematically associated with Nd3+ and La3+.This work is, to our knowledge, the first to address REE distribution and speciation in soils. It provides significantly enhanced understanding of processes governing REE behaviour in mine tailings and will help designing successful reclamation techniques of contaminated land. It will contribute to validate process-based geochemical models describing REE behaviour, allowing to predict REE fate with ongoing reclamation

Spéciation des terres rares dans des stériles issus d'exploitation d'argiles ioniques (Chine) : Étude expérimentale et modélisation

National audienceLa Chine domine le marché mondial de l’approvisionnement en terres rares (REEs). Parmi les ressources présentes sur son territoire, les gisements d’argiles enrichies en terres rares représentent actuellement la quasi-totalité de l’offre mondiale en terres rares lourdes. Ces gisements sont formés par l’altération de granites enrichis en REEs sous climat tropical. Les REEs y sont en position échangeable sur les surfaces minérales, facilitant leur exploitation en surface, par lixiviation en tas. Les stériles ainsi créés restent enrichis en REEs et sont peu fertiles, impactant les sols et les eaux environnants.Pour mettre au point des techniques de remédiation durables, il est nécessaire de caractériser la spéciation chimique des REEs restantes dans ces matériaux lixiviés et d’étudier les facteurs contrôlant leur biodisponibilité. Ainsi, des parcelles expérimentales ont été installées sur un site exploité il y a plus de 10 ans à Dingnan dans la province du Jiangxi pour tester différentes stratégies de phytoremédiation. Les stériles ont été amendés avec de la matière organique, puis plantés avec différentes espèces de plantes pérennes ou à visée économique.Les principales phases porteuses des REES ont été identifiées par analyses en microfluorescence X au synchrotron. Les REEs sont essentiellement concentrées dans la fraction fine, dispersées dans une matrice hétérogène à l’échelle micrométrique. Des micro-phases de Ce(IV), non affecté par la lixiviation, ont également été mises en évidence par micro- spectroscopie XANES.L’analyse de la répartition solide/solution des REEs dans les stériles nous a permis de construire un modèle géochimique multi-surfaces comme outil de prédiction du devenir des REEs. Ce modèle met en évidence deux facteurs clés contrôlant le statut des REEs, la teneur en matière organique et le pH.La combinaison des analyses détaillées à l’échelle microscopique et de la modélisation a permis de mettre en évidence la grande affinité des REEs pour la matière organique présente dans ces sols, même à des teneurs très faibles, suggérant fortement l’impact significatif et positif de la phytoremédiation sur le comportement des REEs dans ces environnements miniers