Ecology and evolution of phage-bacteria in-teractions in the rhizosphere

Ville Friman

Ville Friman

Department of Biology, University of York, UK

vendredi 24 janvier 2020 - 11h30 Grand salle réunion du CEFE

Bacteriophages have been proposed as an alternative to pesticides to kill bacterial pathogens of crops. However, the efficacy of phage biocontrol is variable and this this is mainly because the underlying ecology and evolution phage-bacteria interactions are poorly understood in natural rhizosphere microbiomes1,2. We used a combination of field sampling studies, experimental evolution and greenhouse experiments to study ecological and evolutionary dynamics between Ralstonia solanacearum plant pathogenic bacterium and its phage parasites. Our results suggest that phages could be used as a precision tool to engineer the composition of rhizosphere microbiomes by selectively targeting pathogens. Furthermore, phage resistance evolution might not be a problem for the long-term efficiency if we use phages that impose strong evolutionary trade-offs to the pathogen.

Recent publications:

Wang, X., Wei, Z., Li, M., Wang, X., Shan, A., Mei, X., Jousset, A., Shen, Q., Xu, Y. and Friman, V.P., 2017. Parasites and competitors suppress bacterial pathogen synergistically due to evolutionary trade‐offs. Evolution, 71(3), pp.733-746.

Wang, X., Wei, Z., Yang, K., Wang, J., Jousset, A., Xu, Y., Shen, Q. & Friman, V-P. (2019). Phage combination therapies for bacterial wilt disease in tomato. Nature Biotechnology 37: 1513-1520.

Wei, Z., Gu, Y., Friman, V.P., Kowalchuk, G.A., Xu, Y., Shen, Q. and Jousset, A., 2019. Initial soil microbiome composition and functioning predetermine future plant health. Science Advances, 5(9), p.eaaw0759.

 

Contact : Emanuel Fronhofer

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Soutenance de thèse : Ibrahima Diallo

 Soutiendra publiquement ses travaux de thèse intitulés :

Potentiels anti-oxydants et anti-inflammatoires de sporophores de
Lentinula edodes (Shiitake) sous différentes conditions de culture

jeudi 19 décembre 2019 à 14 h

Salle des Actes de la Faculté de Pharmacie

Résumé : Lentinula edodes est un champignon comestible cultivé et commercialisé depuis des siècles en raison de ses propriétés nutritionnelles et médicinales. Riche en protéines, en fibres, en minéraux et pauvre en calories, le Shiitake présente de multiples propriétés pharmacolo-giques. Peu d'études ont évalué l'influence des conditions de culture sur les possibles effets « santé » de ce champignon. Nos travaux ont porté sur la comparaison des propriétés antioxy-dantes et anti-inflammatoires de sporophores (souche identique de Shiitake) issus de trois pro-ducteurs de la région Occitanie Française : deux cultivant en non biologique et un cultivant en biologique. Une extraction séquentielle sous sonication (cyclohexane, chloroforme, éthanol et eau) a été réalisée sur ces champignons suivie d’une caractérisation qui a permis d’identifier des molécules dont l’ergostérol dans les extraits apolaires, l’acide ascorbique et des acides ami-nés dans les extraits polaires. La capacité antioxydante de chaque extrait a été évaluée en utili-sant le DPPH et l’ORAC. L’activité anti-inflammatoire des extraits éthanoliques et aqueux de tous les producteurs a été évaluée in vitro sur un modèle de macrophages inflammatoires. A 1 mg/ml, tous les extraits présentent une activité antioxydante modérée avec un potentiel an-tioxydant plus prononcé dans les extraits aqueux, alors que la teneur en polyphénols dosée par le réactif de Folin Ciocalteu est plus importante dans les extraits cyclohexaniques. A 50 µg/ml, les extraits éthanoliques inhibent fortement la production du NO de manière dose dépendante pour les trois producteurs sans affecter la viabilité cellulaire (prétraitement pendant 4 heures ; temps de stimulation par le LPS/IFNγ de 24 heures). Par contre, l’inhibition observée pour les extraits aqueux est très faible. Cette activité constatée ne serait pas due à une activité du NO Scavenging des extraits. Le TNFα sécrété dans les surnageants cellulaires des macrophages pré-traités par les extraits éthanoliques de Shiitake est inhibé de manière concentration dépendante, contrairement aux extraits aqueux qui n’ont pas un effet inhibiteur sur la molécule. Même si les conditions de culture du Shiitake sur lesquelles nous avons travaillé influencent la teneur en er-gostérol et en acides aminés, elles n’affectent pas de façon significative son potentiel antioxy-dant et anti-inflammatoire in vitro.
 
Mots clefs : Shiitake, activité antioxydante, activité anti-inflammatoire, culture biologique, culture non biologique.
 

Membres du jury

Mme Veronica Rodriguez-Nava, Professeur, Université de Lyon 1                                                    Rapporteur

Mme Anne LANDREAU, Maître de Conférences, Université Angers                                                 Rapporteur

M. Finn KJELLBERG, Directeur de Recherche, CEFE                                                                       Examinateur

Mme Françoise FONS, Professeur, Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive                             Examinateur

M. Frédéric BOUDARD, Maître de Conférences, Université de Montpellier                                       Examinateur

M. Lonceny TRAORE, Maître de Conférences, Université Gamal Abdel Nasser de   Conakry          Examinateur

M. Patrick POUCHERET, Maître de Conférences, HDR, Université de Montpellier                            Membre invité

M. Alain MICHEL, Professeur, Université de Montpellier                                                                     Membre invité

Simple rules and complex consequences in animal societies

Damien

Damien Farine

Max Planck Institute of Animal Behaviour and University of Kontstanz, Germany

vendredi 17 janvier 2020 - 11h30 Grand salle réunion du CEFE

Sociality is widespread in the animal kingdom. However, to reap the benefits of social life, animal groups must overcome the challenges of maintaining cohesion, coordinating ac- tion, and making decisions about where to go and when. A major contribution of the study of large animal collectives has been to demonstrate that these challenges can be solved via simple local interaction rules, and thus do not require any global control. But are such insights universal? My research demonstrates that even in highly complex societies, such as those of baboons, groups move and behave in ways that are consistent with the sim- plest models of collective animal behaviour. It has also been suggested that living in such a complex society, where animals are familiar with conspecifics from both their own as well as other groups, requires advanced cognitive capacity. Using data from a recently- established population-level study of vulturine guineafowl, a mostly terrestrial and partic- ularly small-brained gamebird, I show that groups can form part of a complex social struc- ture that have previously been thought to only exist in large-brained mammals. However, while my work has provided extensive evidence that simple rules can underlie apparent complex social outcomes in nature, this does not mean that the consequences of social life are also simple. By combining large-scale studies of populations in the wild with con- trolled captive experiments, I also demonstrate that the consequences of social life can be profound and highly complex. Social structure can modulate how individuals interact with their environment, and thus how selection operates.

 

Recent publications :

1 Papageorgiou, D., Christensen, C., Gall, G. E., Klarevas-Irby, J. A., Nyaguthii, B., Couzin, I. D., & Farine, D. R. (2019). The multi- level society of a small-brained bird. Current Biology, 29(21), R1120-R1121.

2 Maldonado-Chaparro, A. A., Alarcón-Nieto, G., Klarevas-Irby, J. A., & Farine, D. R. (2018). Experimental disturbances reveal group-level costs of social instability. Proceedings of the Royal Society B, 285(1891), 20181577.

3 Farine, D. R., Strandburg-Peshkin, A., Couzin, I. D., Berger-Wolf, T. Y., & Crofoot, M. C. (2017). Individual variation in local inter- action rules can explain emergent patterns of spatial organization in wild baboons. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 284(1853), 20162243.

 

Contact :

Simon Chamaille: Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.
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Dragonflies (Odonata) evolution: from colour to gene evolution to fossils

Seth

Seth Bybee

College of Life Sciences, Brigham Young University, Provo, Utah, USA

vendredi 20 décembre 2019 - 11h30 Grand salle réunion du CEFE

Odonata (dragonflies and damselflies) are an excellent insect model for evolutionary studies. They occupy an ancient phylogenetic position, are among the best flyers of any animal group, have an excellent fossil record, exhibit an extensive phenotypic and at the same time a unique ecological diversity. The link between color and diversity is a question that remains to be explored broadly within insects. Using dragonflies, it is possible to examine color across the order and explore how this may have driven their diversification. The evolution of the genes that support odonate color vision (opsins) are explored in a phylogenetic context using ancestral reconstruction and tests of selection. An update of odonate phylogenetics, including the need for and challenges of combining fossils with extant taxa in a single phylogeny are presented.

Recent publications:

Toussaint, E., S.M. Bybee, R.J. EricksonG, F.L. Condamine. 2019. Forest Giants on Different Evolutionary Branches: Ecomorphological Convergence in Helicopter Damselflies. Evolution.73(5): 1045-1054. doi.org/10.1111/evo.13695

Suvorov, A., N.O. JensenU, M.S. FujimotoG, P. Bodily, H.M. Cahill WightmanG, C.R. SharkeyP, T.H. Ogden, M.J. Clement, S.M. Bybee. 2017. Opsins have evolved under the permanent heterozygote model: insights from phylotranscriptomics of Odonata. Molecular Ecology. 26(5): 1306-1322. doi: 10.1111/mec.13884

Martin, G.K.F. Stanger-Hall, M.A. Branham. L.F.L Da Silveira, S.E. Lower, D.W. Hall, X.Y. Li, A.R. Lemmon, E.M. Lemmon, S.M. Bybee. 2019. Higher-level phylogeny and reclassification of Lampyridae (Coleoptera: Elateroidea). Journal of Insect Systematics and Diversity. Accepted

 

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Soutenance de Thèse : Hugo Gruson

Soutiendra publiquement ses travaux de thèse intitulés :

Origins and functions of iridescence colours in hummingbirds

mercredi 18 décembre 2019 à 14h  

Amphithéâtre de la délégation

 

DEFENSE IN ENGLISH

Abstract:

The study of colour can offer valuable insights into the fine details of evolutive mechanisms. It is indeed a complex trait, which can evolve along several dimensions, and which is controlled by multiple selective pressures with often opposed effects. Yet, there is one class of colours that has received few attention from evolutionary biologists: iridescent colours. This is due to the inherent complexity of these colours and the fact that even their quantitative measurement is a challenge in itself. During my PhD, I worked with physicists and biologists and I used optical theory to propose a new measurement method for iridescent colours. I then validated this method empirically by showing that it produced reliable and repeatable estimates for both hummingbirds and Morpho butterflies. My work during these three years has also focused on the development of other methodological tools and software for the study of colours. I also focused more precisely on iridescent colours in hummingbirds. I mainly investigated two sides of this topic and tried to find out (i) the proximate causes of iridescence in hummingbirds: how do they produce the striking colours they are renowned for? (ii) the ultimate causes of iridescence: what are the evolutionary mechanisms which control the evolution of iridescence at the community level? I found out that the structures producing iridescence in hummingbirds are way more diverse than what we previously thought. They even display an usual type of structure which has not been described in any other group yet. I also showed that at the interspecific level, iridescent colours on the back of hummingbirds tend to be similar among species occupying the same communities, which suggests a possible role of the environment in the evolution of these colours, possibly for camouflage against predators.

Keywords:

Iridescence, structural colouration, hummingbirds, evolutionary biology, colour science

Membres du jury

Daniel Osorio                                   University of Sussex                                 Rapporteur

Andrew Parnell                                 University of Sheffield                              Rapporteur

Mathieu Joron                                  CEFE, CNRS                                            Examinateur

Nicola Nadeau                                 University of Sheffield                               Examinatrice

Christine Andraud                            CRC, MNHN                                             Invitée

Marianne Elias                                 ISYEB, CNRS                                           Invitée

Claire Doutrelant                              CEFE, CNRS                                            Directrice de thèse

Doris Gomez                                    CEFE, CNRS                                            Directrice de thèse

Plasmodium falciparum gametocyte production and gametocyte-immunity in natural and experimentally induced infections

Teun BOUSEMA

Teun Bousema

Radboud Institute for Health Sciences, Radboud University, Nijmegen, Netherlands.

vendredi 10 janvier 2020 - 11h30 Grand salle réunion du CEFE

In Plasmodium falciparum, male and female gametocytes are essential for onward transmission to mosquitoes. The rate at which gametocytes are produced and how it depends on environmental factors is incompletely understood. In the presentation, unpublished data from experimental and natural infections will be presented that address the questions i) when gametocytes are first produced upon infection; ii) whether gametocytes sequester preferentially in skin tissue to enhance uptake by mosquitoes; iii) which populations form the human infectious reservoir for malaria; iv) how naturally acquired immune responses influence gametocyte formation and infectivity.

Recent publications:

1 Bradley, et al. Predicting the likelihood and intensity of mosquito infection from sex specific P. f. gametocyte density. ELife, 2018.

2 Goncalves, et al. Examining the human infectious reservoir for P. f. malaria in areas of differing transmission intensity. Nat Comm, 2017.

3 Bousema, et al. The Impact of Hotspot-Targeted Interventions on Malaria Transmission in Rachuonyo South District in the Western Kenyan Highlands: A Cluster-Randomized Controlled Trial. Plus Med, 2016.

 

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Soutenance de Thèse : Morgane Maillard

Ecologie et Biodiversité

Soutiendra publiquement ses travaux de thèse intitulés :

De l’abondance des cerfs aux propriétés du sol : Une étude de cas dans les forêts d’Haïda Gwaii

jeudi 19 décembre 2019 à 13h 15
  Amphithéâtre de la délégation

L’augmentation récente et spectaculaire de l'abondance des cerfs en Amérique du Nord et en Europe occidentale a entraîné de profonds changements dans la structure des forêts tempérées. Si ces changements sont aujourd'hui bien caractérisés, les effets de cette forte abondance sur le sol restent cependant mal compris. Les cerfs peuvent interagir avec le sol par le rejet de fèces et d’urine, le piétinement et la réduction de la quantité et de la qualité de la litière par le broutage préférentiel des plantes appétantes. Ces interactions multiples rendent difficile la prédiction de l’effet net des cerfs sur les organismes et les processus du sol. En conséquent, les études actuelles dans les forêts tempérées ont révélé des résultats idiosyncratiques. Pour résoudre cette problématique, nous avons étudié la réponse des sols à la colonisation et à l'élimination du cerf de Sitka dans les forêts d’Haïda Gwaii. Nous avons constaté que les cerfs ralentissaient la décomposition en réduisant la qualité de la litière. La structure de la communauté microbienne et sa capacité à décomposer le carbone était impactée par la compaction du sol dû au piétinement. Nous avons également constaté que les effets des cerfs à court et moyen termes n’avaient que peu ou pas d'effet sur le sol, remettant en question les conclusions des études actuelles basées sur de plus court terme.

Mots clefs : Herbivores ongulés, Décomposition, Communautés procaryotes du sol, Cycle de l’Azote.

Abstract: The past century witnessed a dramatic increase in deer abundance in North America and Western Europe that triggered profound changes in the structure of temperate forests. If these changes are today well characterised, the effects of abundant deer belowground in these forests remain unclear. Deer can interfere with the soil through waste deposition, trampling, and reduction of litter quantity and quality by preferential browsing of palatable plants. The multiplicity of these pathways makes it difficult to predict the net effect deer will have on soil communities and processes. As a result, current studies in temperate forests have found inconsistent results within, and across, systems. In an attempt to resolve these inconsistencies, we studied the soil response to the colonisation and removal of Sitka black-tailed deer in the forests of Haida Gwaii. We found that deer slowed-down litter decomposition by reducing litter quality. They also modified microbial community structure and ability in decomposing carbon via soil trampling. Most of these effects became only apparent in the long term, hence questioning the results obtained through short term studies.

Keywords: Ungulate herbivores, Decomposition, Soil prokaryotic communities, Nitrogen cycle

Membres du jury

Sébastien BAROT                  Directeur de Recherche, IRD                                Rapporteur

Feth-el-Zahar HAICHAR          Maître de conférences, Université Lyon 1              Rapporteur

Cindy PRESCOTT                  Professeur, University of British Columbia             Examinateur

Thibaud DECAËNS                Professeur, Université de Montpellier                    Examinateur

Jean-Louis MARTIN               Directeur de Recherche, CNRS                            Directeur de thèse

Sue GRAYSTON                   Professeur, University of British Columbia              Directeur de thèse