Microbial community structuration and its impact on performance-related traits the Drosophila holobiont
Vincent Raquin  1, 2, 3@  , Mariana Galvao Ferrarini  4@  , Edouard Saint-Michel  5@  , Hélène Henri  6@  , Guillaume Minard  7@  , Patricia Gibert  8@  , Sandrine Hughes  9@  , Benjamin Gillet  9@  , François Leulier  10@  , Natacha Kremer  11@  
1 : Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive  (LBBE)
CNRS : UMR5558, Université Claude Bernard - Lyon I (UCBL), INRIA
43 Bld du 11 Novembre 1918 69622 VILLEURBANNE CEDEX -  France
2 : Institut de Génomique Fonctionnelle de Lyon  (IGFL)
CNRS : UMR5242, Institut national de la recherche agronomique (INRA) : UA1288, Université Claude Bernard - Lyon I (UCBL), École Normale Supérieure (ENS) - Lyon
Ecole Normale Supérieure de Lyon 46 allée d'Italie 69364 Lyon CEDEX07 -  France
3 : Infections Virales et Pathologie Comparée - UMR 754
École Pratique des Hautes Études [EPHE], Claude Bernard University Lyon1, Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE)
4 : Biologie Fonctionnelle, Insectes et Interactions  (BF2i)
Institut national de la recherche agronomique (INRA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA) - Lyon
Bat. L. Pasteur 20 avenue Albert Einstein 69621 Villeurbanne cedex -  France
5 : Labex Ecofect
Universté Lyon1, École Normale Supérieure - Lyon, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale - INSERM, Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS, VetAgro Sup, Hospices Civils de Lyon, Institut national de la recherche agronomique (INRA), Fondation Meyrieux, Institut Pasteur de Paris
6 : Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558
Université de Lyon, Université Lyon 1, CNRS : UMR5558, VetAgro Sup, CNRS
7 : Ecologie microbienne (LEM)
Institut national de la recherche agronomique (INRA) : UR1193, CNRS : UMR5557, Université Claude Bernard - Lyon I, Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon
BAT LWOFF 10 rue Raphaël Dubois 69622 VILLEURBANNE CEDEX -  France
8 : Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558
Université Claude Bernard Lyon 1, Centre National de la Recherche Scientifique, Centre National de la Recherche Scientifique : UMR5558
9 : Institut de Génomique Fonctionnelle de Lyon, Université de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1, UMR CNRS 5242, Ecole Normale Supérieure de Lyon, Lyon, France
CNRS : UMR5242, Institut national de la recherche agronomique (INRA) : UA1288, Université Claude Bernard - Lyon I (UCBL), École Normale Supérieure (ENS) - Lyon
10 : Institut de Génomique Fonctionnelle de Lyon
CNRS : UMR5242, Institut national de la recherche agronomique (INRA) : UA1288, Université Claude Bernard - Lyon I (UCBL), École Normale Supérieure (ENS) - Lyon
Ecole Normale Supérieure de Lyon 46 allée d'Italie 69364 Lyon CEDEX07 -  France
11 : Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive
Université Claude Bernard Lyon 1, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique, Centre National de la Recherche Scientifique : UMR5558

Animal's microbiota is often complex, composed of diverse microorganisms including parasites, fungi, viruses and bacteria. This structured microbial community has a major impact on host performance. Indeed, microbes trigger in the host niche complex interactions both with each other and with the host, and eventually impact host fitness. If and how multipartite interactions influence microbial community structuration and host performance remains poorly known. Here, we addressed these questions using Drosophila juvenile as a model. First, we described bacterial and fungal gut community structure in wild individual Drosophila larvae according to environmental (diet bait used for collection and collection site) and microbial (presence of Wolbachia bacterial endosymbiont) factors. Second, we used laboratory-designed gnotobiotic Drosophila to address the impact on host performance of multipartite interactions within a reduced but representative microbial community, composed of a eucaryotic virus, the endosymbiotic bacterium Wolbachia and two gut bacteria members. Notably, key larval performance-related traits such as size, developmental timing and survival were compared between individuals from all possible combinations of microbial partners. In parallel, microbial load was measured in individual larvae as a proxy of symbiont fitness. While environmental parameters seem to have a greater impact on microbial community structure than the presence/absence of Wolbachia, a better performance was measured in poly-associated hosts compared to siblings with a reduced microbial community, especially upon pathogen exposure. Our results underline that multipartite interactions, although understudied and difficult to apprehend, might be an important driver of organism ecology and evolution.


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