Topic description
La mouche du vinaigre Drosophila pachea est particulièrement adaptée au cactus Senita, Lophocereus schottii, dans le désert de Sonora et constitue un modèle idéal pour étudier l'adaptation insecte/hôte. D. pachea a développé une résistance aux alcaloïdes du cactus, mais le mécanisme de détoxification reste inconnu. De plus, D. pachea est contrainte de vivre sur ce cactus et est devenue une spécialiste obligatoire qui se nourrit exclusivement du cactus Senita. Si la dépendance métabolique à l'égard de stérols spécifiques a été minutieusement étudiée, nous ne savons pratiquement rien des autres adaptations, telles que la manière dont la mouche reconnaît son hôte et comment elle fait face aux alcaloïdes du cactus. Nous proposons d'analyser les signaux chimiques (olfactifs et gustatifs) qui permettent à D. pachea de se développer sur son hôte, de trouver les parties du cactus propices à la reproduction et à la ponte, et de se nourrir et de se développer pendant ses stades larvaires. En outre, nous souhaitons identifier les enzymes de détoxification et tester leur fonction de détoxification génétiquement et in vitro. Bien que D. pachea soit un spécialiste obligatoire, nous réussissons à l'élever en laboratoire. Le cactus est disponible dans le commerce en Europe sous sa forme sauvage et nous pouvons en extraire les alcaloïdes. Ce travail combine des approches génétiques, comportementales, neurophysiologiques et chimiques afin de mieux comprendre une interaction très spécialisée entre un insecte et sa plante hôte au niveau moléculaire. Nous voulons comprendre comment le système chimiosensoriel »accompagne » l'adaptation à la dépendance métabolique et à la résistance aux alcaloïdes, et quelles molécules interviennent dans ce processus. La comparaison entre D. pachea et d'autres espèces de Drosophila ayant des gammes d'hôtes diverses est une occasion unique de comprendre la flexibilité des systèmes sensoriels et les mécanismes par lesquels la résistance aux toxines évolue.
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The fruitfly Drosophila pachea is uniquely adapted to Senita cactus, Lophocereus schottii, in the Sonoran desert and presents an ideal model to study insect/host adaptation. D. pachea has developed a resistance towards the cactus alkaloids, but the detoxification mechanism remains unknown. In addition, D. pachea is constrained to live in this cactus and has become an obligate specialist to solely feed on senita cactus. While the metabolic dependence upon specific sterols has been thoroughly examined, we know next to nothing about the other adaptions, such as how the fly recognizes its host and how it copes with the cactus alkaloids. We propose to analyze which chemical cues (olfactory and gustatory) allow D. pachea to strive on its host, to find suitable parts of the cactus to reproduce and to lay eggs, and to feed and develop during its larval stages. In addition, we aim to identify detoxification enzymes and test them genetically and in vitro for detoxification function. Although D. pachea is an obligate specialist, we successfully raise it in the laboratory. The cactus is available commercially in Europe in its wild form and we can extract the alkaloids. This work combines Genetics with Insect Neurophysiology, Behavioral analysis, and chemistry to better understand host-plant interaction at the molecular level. We want to understand how sensation is interconnected with adaptation towards metabolic dependence and alkaloid resistance, and what molecules mediate this. Comparing D. pachea with other Drosophila species of diverse host ranges is a unique opportunity to understand how flexible sensory systems are and by which mechanisms toxin resistance evolves.
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Début de la thèse : 01/10/
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