1. Efficient compartmentalization in insect bacteriomes protects symbiotic bacteria from host immune system
- Author
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Mariana Galvão Ferrarini, Elisa Dell’Aglio, Agnès Vallier, Séverine Balmand, Carole Vincent-Monégat, Sandrine Hughes, Benjamin Gillet, Nicolas Parisot, Anna Zaidman-Rémy, Cristina Vieira, Abdelaziz Heddi, Rita Rebollo, Biologie Fonctionnelle, Insectes et Interactions (BF2I), Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Institut de Génomique Fonctionnelle de Lyon (IGFL), École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Eléments transposables, évolution, populations, Département génétique, interactions et évolution des génomes [LBBE] (GINSENG), Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Equipe de recherche européenne en algorithmique et biologie formelle et expérimentale (ERABLE), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Lyon, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), ANR-17-CE20-0031,GREEN,Comprendre les mécanismes de régulation et la fonction des gènes de la réponse immunitaire de l'hôte pour perturber la symbiose et le contrôle des endosymbiotes chez les insectes nuisibles(2017), and ANR-17-CE20-0015,Unleash,Découverte de la relation entre épigénétique et symbiose chez l'insecte(2017)
- Subjects
Microbiology (medical) ,[SDV.GEN.GPO]Life Sciences [q-bio]/Genetics/Populations and Evolution [q-bio.PE] ,Bacteria ,fungi ,Immunity ,Peptidoglycan ,biochemical phenomena, metabolism, and nutrition ,Microbiology ,Coleoptera ,[SDV.MP]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology ,Immune System ,bacteria ,Animals ,Insect Proteins ,Weevils ,Antimicrobial peptides ,TCT ,Symbiosis ,[SDV.EE.IEO]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Symbiosis - Abstract
Background Many insects house symbiotic intracellular bacteria (endosymbionts) that provide them with essential nutrients, thus promoting the usage of nutrient-poor habitats. Endosymbiont seclusion within host specialized cells, called bacteriocytes, often organized in a dedicated organ, the bacteriome, is crucial in protecting them from host immune defenses while avoiding chronic host immune activation. Previous evidence obtained in the cereal weevil Sitophilus oryzae has shown that bacteriome immunity is activated against invading pathogens, suggesting endosymbionts might be targeted and impacted by immune effectors during an immune challenge. To pinpoint any molecular determinants associated with such challenges, we conducted a dual transcriptomic analysis of S. oryzae’s bacteriome subjected to immunogenic peptidoglycan fragments. Results We show that upon immune challenge, the bacteriome actively participates in the innate immune response via induction of antimicrobial peptides (AMPs). Surprisingly, endosymbionts do not undergo any transcriptomic changes, indicating that this potential threat goes unnoticed. Immunohistochemistry showed that TCT-induced AMPs are located outside the bacteriome, excluding direct contact with the endosymbionts. Conclusions This work demonstrates that endosymbiont protection during an immune challenge is mainly achieved by efficient confinement within bacteriomes, which provides physical separation between host systemic response and endosymbionts.
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- 2022
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