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Avancées scientifiques et perspectives liées au séquençage du génome de la processionnaire du pin et aux premiers résultats de génomique des populations

Mis à jour le 23/05/2018
Publié le 23/05/2018

Un ravageur en expansion, biomarqueur des changements climatiques

La chenille processionnaire du pin  Thaumetopoea pityocampa est un ravageur en expansion qui a été adopté par le GIEC comme biomarqueur des changements climatiques. Des résultats de recherche récents publiés portent sur les ressources génomiques et transcriptomiques originales pour cette espèce et son inférence démographique par analyse de marqueurs répartis sur l'ensemble du génome.

Des ressources génomiques pour mieux comprendre la dynamique adaptative de la chenille processionnaire du pin. © Inra, CBGP
Des ressources génomiques pour mieux comprendre la dynamique adaptative de la chenille processionnaire du pin © Inra, CBGP

  • Résumé des résultats obtenus : 

La processionnaire du pin Thaumetopoea pityocampa est un insecte défoliateur méditerranéen urticant causant des problèmes de santé humaine et animale sur l'ensemble du bassin Méditerranéen. Cette espèce a été retenue comme un marqueur du réchauffement climatique par le GIEC, ses populations étant en cours d'expansion vers le Nord notamment en France. Une population à phénologie décalée, urticante en été et non en hiver, est particulièrement étudiée en collaboration par le CBGP et l'Université de Lisbonne depuis une douzaine d'année.
Dans le cadre d'un projet ANR JCJC 2011-2015 GénoPhéno coordonné par C. Kerdelhué et du projet GAPP (Génétique de l'Adaptation chez la Processionnaire du Pin) soutenu par l'INRA en 2012 (AIP BioRessources), des scientifiques ont pu séquencer pour la première fois le génome de cette espèce. Ils ont également séquencé l'ensemble des gènes codants (transcriptome) qui ont pu être pour la plupart positionnés sur le génome (Gschloessl et al. 2018). Un effort important d'assemblage reste à faire (le génome obtenu étant encore très fragmenté) et des recherches seront nécessaires pour élucider la fonction des transcrits obtenus et étudier les réseaux de régulation des fonctions d'intérêt. Ces ressources ouvrent des perspectives de recherche qui n'étaient pas envisageables jusque là.
Ces deux projets ont permis également de développer des marqueurs pour caractériser le polymorphisme et la diversité des populations de cette espèce. La publication Leblois et al. 2018 concerne l'histoire évolutive de la population portugaise à cycle décalé (reproduction des adultes au printemps et non en été, et stade urticant présent sur le terrain en été plutôt qu'en hiver, d'où des impacts sociétaux plus forts encore). Une approche RAD-seq a permis de caractériser 58 000 SNPs (mutations ponctuelles) et de montrer par des inférences démographiques que cette population décalée, découverte en 1997, était probablement apparue à l'occasion du petit âge de glace il y a quelques centaines d'années. Cette population a connu localement un fort succès et sa taille a augmenté au cours du temps, avant d'être largement décimée par l'intensification de la gestion forestière dans les années 1950. Elle est actuellement à nouveau dans une phase de croissance, mais sa distribution reste restreinte du fait de contraintes climatiques. Ces résultats montrent qu'une modification climatique passée a pu permettre l'émergence d'une innovation phénotypique (changement majeur de cycle de vie) et que des adaptations locales (meilleure tolérance des larves aux hautes températures) ont pu se mettre en place dans les temps historiques, c'est à dire plus rapidement que les temps évolutifs habituellement observés. Les recherches à venir devraient nous permettre d'identifier les régions génomiques clés impliquées dans ces modifications du phénotype, à condition de pouvoir bénéficier de compétences expertes sur les réseaux d'interactions entre gènes et en transcriptomique au sens large.

  • Perspectives de recherche

Les perspectives portent sur l'assemblage et l'annotation des ressources génomiques. En particulier par l'utilisation des derniers développements technologiques pour générer des séquences longs fragments et obtenir une version II du génome significativement mieux assemblée (Collab. GénoToul) ciblant une population française de processionnaire du pin afin de permettre des analyses de déséquilibre de liaison, ainsi qu'en matière d'annotation, avec l'annotation experte de familles de gènes et de fonctions ciblées (cycles biologiques, protéines de stress, immunité).

  • Principales collaborations 

Ces résultats sont liés à une collaboration étroite de chercheurs des départements EFPA et SPE au sein du CBGP. Plusieurs plateformes de séquençage nationales et internationales (Edinburgh Genomics, UK; GénoToul, INRA, France; Montpellier Genomics, CNRS, France) ont également contribué à ces travaux. Au niveau national, des scientifiques de l'URZF (INRA Orléans), de BIOGECO (INRA Bordeaux), ainsi que des virologues et immunologistes de l'UMR DGIMI (INRA & Université de Montpellier) ont aussi apporté leur concours. Au plan international, les collaborations des collègues de l'Université de Lisbonne et de l'Université Nouvelle de Lisbonne (Portugal), de l'Université de Padoue (Italie), et plus largement le réseau PCLIM (initialement soutenu par le métaprogramme ACCAF) périméditerranéen (Europe, Afrique du Nord, Turquie, Moyen-Orient) ont aussi collaboré à ces résultats.

  • Valorisation Scientifique

- Gschloessl B, Dorkeld F, Berges H, Beydon G, Bouchez O, Branco M, Bretaudeau A, Burban C, Dubois E, Gauthier P, Lhuillier E, Nichols J, Nidelet S, Rocha S, Sauné L, Streiff R, Gautier M, Kerdelhué C (2018) Draft genome and reference transcriptomic resources for the urticating pine defoliator Thaumetopoea pityocampa (Lepidoptera: Notodontidae). Molecular Ecology Resources sous presse: doi: 10.1111/1755-0998.12756.
- Leblois R, Gautier M, Rohfritsch A, Foucaud J, Burban C, Galan M, Loiseau A, Sauné L, Branco M, Gharbi K, Vitalis R, Kerdelhué C (2018) Deciphering the demographic history of allochronic differentiation in the pine processionary moth Thaumetopoea pityocampa. Molecular Ecology 27 (1): 264-278.