The epigenetic component in the control of the expression of phenotypic variants that are essential for the interaction of Schistosoma mansoni and Biomphalaria glabrata
La contribution de l'épigénétique dans l'expression des variants phénotypiques essentiels pour l'interaction : Schistosoma mansoni / Biomphalaria glabrata
Résumé
Phenotypic variability is defined as the capacity of a given population to produce phenotypic variants under the
influence of the environment. Some of the phenotypic variants are heritable. It is generally assumed that the
genetic variations are the sole source of heritable phenotypic variants. However, recent studies have shown that
epigenetic variations can provide alternative source for phenotypic variants without change in DNA sequence. In
host / parasite interactions, parasites impose selective pressures on their hosts and vice versa, leading to a genuine
arms race between both partners. Such interaction leads to rapid adaptation where each partner has to evolve the
capacity to express new phenotypic variants. We propose that epigenetic variations play an important role in the
genesis of phenotypic variability. Schistosoma mansoni is a human parasite that causes intestinal schistosomiasis.
During the PhD project, I was interested in the interaction of S. mansoni with its intermediate host Biomphalaria
glabrata. The two main goals of this PhD project were: (i) To determine the relative weight of epigenetics and
genetics in the expression of phenotypic variants in the parasite. (ii) To initiate the investigation of epigenetic
mechanisms in the host.
The results show that histone modifications i.e. changes in the epigenetic information are indeed a source of
phenotypic variants in S. mansoni. These phenotypic variants confer a higher fitness to the parasite, by increasing
its compatibility towards the mollusk. Finally, studying the heritability of epigenetic changes showed a nonmendelian
segregation. For B. glabrata, I was the first to show the DNA methylation in the snail. 2% of total
cytosines are methylated in his genome.
La variabilité phénotypique est définie comme la capacité d’une espèce donnée à produire des variants
phénotypique à partir d’un seul génotype, sous l’influence de l’environnement. Certains de ces variants sont
héritables. L’origine de la variabilité phénotypique a toujours constitué un grand débat parmi les scientifiques.
Jusqu’à récemment, il était communément accepté que la diversité génétique soit la seule source de variabilité
phénotypique. Cependant, les études récentes montrent que des variations épigénétiques pourraient être une
source alternative pour les variants phénotypiques, sans modifier la séquence de l’ADN. Dans les interactions
hôte / parasite, les parasites exercent des pressions sélectives sur leurs hôtes et vice versa, conduisant à une
véritable course aux armements entre les deux partenaires. Une telle interaction nécessite une adaptation rapide
où chaque partenaire doit présenter la capacité d’exprimer de nouveaux variants phénotypiques. Nous proposons
que des variations épigénétiques puissent jouer un rôle important dans la genèse de la variabilité phénotypique.
Schistosoma mansoni est un parasite humain responsable de la bilharziose intestinale. Au cours de la thèse, nous
nous sommes intéressés à l’interaction du parasite S. mansoni avec son hôte intermédiaire le mollusque
Biomphalaria glabrata. Les deux principaux objectifs de cette thèse ont été de : (i) Déterminer le poids relatif de
l’épigénétique et de la génétique dans l’expression des variants phénotypiques chez le parasite. (ii) Initier les
travaux de recherche sur les mécanismes épigénétiques existant chez le mollusque hôte.
Les résultats de nos travaux ont montré que les structures chromatiniennes via des modifications posttraductionnelles
des histones contribuent à modifier la variabilité phénotypique chez S. mansoni. Par ailleurs,
nous avons montré que les variants phénotypiques générés confèrent au parasite une meilleure fitness. Cette
dernière a été traduite par l’augmentation de sa compatibilité vis-à-vis de B. glabrata. Finalement, l’étude de
l’héritabilité des modifications épigénétiques a montré une transmission non mendélienne. En ce qui concerne B.
glabrata, nous avons été les premiers à mettre en évidence la méthylation de l’ADN chez ce mollusque. Au niveau
de son génome, 2% des cytosines totales sont méthylées.