Thèse Diversité des Lipocalines chez les Punaises Hématophages Vectrices de la Maladie de Chagas H/F

Université Paris-Saclay GS Life Sciences and Health

Établissement : Université Paris-Saclay GS Life Sciences and Health
École doctorale : Structure et Dynamique des Systèmes Vivants
Laboratoire de recherche : EGCE - Évolution, Génomes, Comportement et Écologie
Direction de la thèse : Myriam HARRY ORCID 0009000324843205
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-03-23T23:59:59

Le projet propose d'étudier l'évolution des lipocalines salivaires chez les triatomines, insectes hématophages vecteurs de la maladie de Chagas. Ces protéines jouent un rôle clé dans la neutralisation des défenses hémostatiques et inflammatoires de l'hôte, mais les mécanismes évolutifs responsables de leur diversification restent mal compris.
Le projet repose sur une approche comparative intégrant génomique, transcriptomique et données écologiques sur un ensemble représentatif d'espèces des genres Rhodnius, Triatoma et Panstrongylus. Les gènes de lipocalines seront identifiés, analysés phylogénétiquement, les expansions géniques et les signatures de sélection avec une interprétation structurale des sites adaptatifs seront recherchés.
Un volet fonctionnel évaluera le lien entre lipocalines et compétence vectorielle en comparant l'expression salivaire d'individus infectés ou non par Trypanosoma cruzi.
Enfin, une analyse comparative intégrera les traits écologiques (habitat, préférences alimentaires) afin de tester les associations entre diversification moléculaire et écologie des espèces.
Ce travail apportera un éclairage nouveau sur l'adaptation des triatomines à l'hématophagie et sur les bases moléculaires potentielles de la transmission de T. cruzi.

Reconnue comme l'une des maladies tropicales négligées, la maladie de Chagas ou trypanosomiase américaine est une maladie provoquée par l'agent étiologique Trypanosoma cruzi, Chagas 1909. Environ 7 millions de personnes sont infectées en Amérique Latine (WHO, 2025). Les punaises hématophages Triatominae (Hemiptera, Reduviidae) comportent environ 150 espèces potentiellement vectrices de ce parasite. Le réservoir du parasite est constitué par plus de 200 espèces animales. On distingue trois genres d'importance épidémiologique, Rhodnius, Triatoma et Panstrongylus. En milieu naturel (sylvatique), les punaises nourrissent sur les hôtes vertébrés, présents dans leurs environnements qui peuvent être différenciés selon les genres. Ainsi, les espèces du genre Rhodnius sont inféodées aux palmiers et ou aux broméliacées, celles du genre Triatoma aux environnements rocheux ou aux cavités naturelles, alors que celles du genre Panstrongylus peuvent se trouver dans les deux types d'environnement. Cependant l'établissement des populations humaines s'est accompagné de la destruction des espaces naturels mettant en contact les vecteurs et les hommes conduisant à la domiciliation des espèces (espèces domiciliaires). Il en résulte que l'émergence ou la ré-émergence de cette infection parasitaire est directement liée aux interactions homme-milieu. En l'absence d'une chimiothérapie curative utilisable à grande échelle, de vaccin ou de chimioprophyllaxie, le seul moyen actuel de lutter contre la maladie est de limiter le nombre de vecteurs par une lutte chimique. Malgré l'efficacité de ces campagnes de lutte antivectorielle, le problème persiste du fait de l'apparition d'insectes résistants aux insecticides et au ré- envahissement des maisons traitées (Harry et al., 2000).

Les lipocalines sont des molécules les plus couramment trouvées dans la salive de Triatominae hautement spécialisé pour contrer les défenses hémostatiques et immunitaires des hôtes vertébrés, facilitant ainsi le prélèvement sanguin nécessaire à la survie et reproduction de ces insectes hématophages. Lors du repas sanguin et l'injection de salive à leurs hôtes, ces molécules lient de petits ligands, ciblant différents composants du système hémostatique de l'hôte mécanismes. L'analyse fonctionnelle de ces protéines montre qu'elles présentent diverses fonctions. Les nitrophorines (NPs) sont les plus étudiées des lipocalines salivaires et ne sont trouvées chez les Triatominae que chez les espèces du genre Rhodnius. La NP2 inhibe la conversion du facteur X (FX) en FX (FXa), induit une vasodilatation, inhibe l'agrégation plaquettaire par la libération de NO, et prévient l'inflammation par séquestration de l'histamine libérée des mastocytes de l'hôte au site de la piqûre (Santigo et al., 2020). Dans le génome de référence de R. prolixus, 30 lipocalines ont été identifiées dont 14 nitrophorines (Mesquita et al., 2015). Une étude récente en décrit 29 autres à partir de la réanalyse du génome de R. prolixus et de transcriptomes et suggèrent que d'autres gènes restent à découvrir du fait de la fragmentation du génome de référence (Santos et al., 2022).

Des approches omiques permettent désormais d'aborder l'évolution des lipocalines non seulement en termes de diversité (répertoire géniques) mais aussi de pressions sélectives. Par exemple, des profils transcriptomiques en contexte physiologique (jeûne, repas sanguin, infection par T. cruzi) montrent que l'expression des lipocalines et des nitrophorines varie selon l'état physiologique de l'insecte, ou de l'environnement sylvatique ou domiciliaire (Marchant et al., 2021; 2016), ce qui ouvre des pistes pour examiner les signatures d'adaptation à différents milieux et pressions sélectives (Carvalho-Costa et al., 2021). De plus, des comparaisons interspécifiques soulignent des expansions spécifiques de lipocalines chez certaines espèces notamment l'espèce domiciliaire Triatoma infestans ce qui renforce l'hypothèse que ces protéines ont évolué en réponse à des contraintes fonctionnelles liées à l'hématophagie dans un contexte environnemental donné (Martínez-Barnetche, 2018).
Les lipocalines salivaires des triatomines en modulant l'hémostase et la réponse immunitaire de l'hôte, créaient un environnement physiologique favorable au repas sanguin et, indirectement, aux conditions de transmission du parasite. Leur diversification évolutive pourrait ainsi être liée non seulement à l'adaptation aux hôtes vertébrés, mais aussi aux contraintes associées à la compétence vectorielle.

Dans ce cadre du projet proposé, l'intégration de données génomiques et transcriptomiques de plusieurs espèces de Triatominae pour documenter la diversité des gènes codant les lipocalines, reconstruire leur histoire évolutive, et tester des hypothèses de sélection positive, constitue une étape méthodologique et conceptuelle essentielle pour documenter les interactions hôtes-vecteurs et l'adaptation des vecteurs à des environnements écologiques variés.

L'objectif principal sera de documenter, par l'analyse de données génomiques et transcriptomiques de différentes espèces de Triatominae, la diversité des gènes codant les lipocalines et d'inférer leur évolution. Une recherche de sélection positive sur ces gènes sera également menée afin d'identifier les signatures d'adaptation moléculaire associées aux fonctions salivaires impliquées dans l'hématophagie. Des analyses phylogénétiques et comparatives permettront de relier la diversification des lipocalines à l'histoire évolutive des espèces et leurs préférences alimentaires. Les trajectoires évolutives mises en évidence seront mises en relation avec la capacité d'adaptation des vecteurs à différents milieux écologiques, à leurs préférences alimentaires et, plus largement, à leur rôle dans la dynamique de transmission de Trypanosoma cruzi.

L'étude reposera sur une approche comparative intégrant données génomiques, transcriptomiques et informations écologiques afin de caractériser la diversité et l'évolution des lipocalines chez les Triatominae.

Echantillonnage
Un échantillonnage représentatif d'espèces couvrant les principales lignées (Rhodnius, Triatoma, Panstrongylus), ainsi que différents contextes écologiques (espèces sylvatiques, domiciliaires), sera constitué à partir de génomes et transcriptomes disponibles dans les bases publiques (NCBI, VectorBase), complétés si nécessaire par de nouveaux génomes et transcriptomes de glandes salivaires analysés après assemblage. Notre équipe a déjà mis à disposition de la communauté scientifiques les données génomiques et transcriptomiques pour 14 espèces de triatominae.

Diversité des lipocalines et expansions géniques
Les gènes codant les lipocalines seront identifiés par similarité de séquence (BLAST+) et par recherche de domaines conservés à l'aide de profils HMM (HMMER, base Pfam). Les protéines candidates seront filtrées selon la présence d'un peptide signal (SignalP) et annotées fonctionnellement par similarité avec des lipocalines déjà caractérisées. Les séquences nucléotidiques seront alignées avec MAFFT, et les relations phylogénétiques reconstruites par maximum de vraisemblance (IQ-TREE) et approches bayésiennes. Les événements de duplication et de perte seront explorés par réconciliation gène-espèce (GeneRax ou Notung). Les expansions de lipocalines seront identifiées en combinant le comptage du nombre de copies par espèce, l'analyse phylogénétique des gènes pour détecter des duplications spécifiques de lignées, et des approches statistiques d'évolution des familles géniques (CAFE) afin de tester les variations de taille de famille le long de la phylogénie des triatomines.

Recherche de traces de sélection
Des analyses de sélection moléculaire seront conduites à l'aide de modèles codon dans PAML (codeml) et HyPhy, incluant modèles site et branche-site, afin d'identifier des signatures de sélection positive. Les sites sélectionnés seront replacés dans un contexte structural à partir de modèles protéiques prédits (AlphaFold) pour discuter leur signification fonctionnelle.

Compétence vectorielle
Un volet fonctionnel visera à tester le lien entre lipocalines et compétence vectorielle via la comparaison des profils transcriptomiques de glandes salivaires d'individus infectés et non infectés par Trypanosoma cruzi. Le statut infectieux sera déterminé par PCR, puis les ARN salivaires séquencés (RNA-seq) et quantifiés (Salmon/Kallisto). Des analyses d'expression différentielle (DESeq2) permettront d'identifier les lipocalines dont l'expression est modulée en présence du parasite. Ces résultats seront mis en relation avec les signatures de sélection détectées précédemment afin d'identifier des candidats impliqués dans les déterminants moléculaires de la compétence vectorielle.

Analyse intégrative
Parallèlement, des données écologiques (préférences alimentaires, habitat sylvatique ou domiciliaire, type d'habitat sylvatique, infection à T.cruzi) seront compilées et analysées dans un cadre comparatif phylogénétique (R, packages ape, phytools, caper) afin de tester les corrélations entre la diversité des lipocalines, les pressions sélectives et les traits écologiques.


L'ensemble de ces analyses permettra de replacer l'évolution des lipocalines dans le contexte de l'adaptation des triatomines à l'hématophagie et à leurs milieux de vie, et d'explorer le lien potentiel entre cette diversification moléculaire et la compétence vectorielle vis-à-vis de Trypanosoma cruzi.