Description du stage
– Contexte scientifique
Une immense diversité d’organismes vivent dans le sol et contribuent au fonctionnement des écosystèmes terrestres et à façonner la biodiversité au-dessus du sol. Déterminer les modes de communication chimique entre invertébrés du sol permettrait de mieux comprendre les mécanismes d’assemblage des espèces dans les sols. La communication chimique entre organismes du sol est peu étudiée, en particulier le rôle des phéromones d’agrégation dans les interactions entre espèces de collemboles. Or les phéromones d’agrégation, qui induisent habituellement le regroupement d’individus de la même espèce dans un habitat favorable, provoquent parfois une attraction croisée entre espèces différentes. Une telle attraction a déjà été observée mais chez un petit nombre d’espèces de collemboles seulement.
Nos objectifs: 1) étudier l’évolution des phéromones en testant l’hypothèse que la sensibilité aux phéromones d’agrégation d’autres espèces diminue graduellement avec la distance phylogénétique 2) identifier ces phéromones.
Les élevages de collemboles (15 espèces) de l’UMR Mecadev permettent de réaliser un tel projet. Les distances phylogénétiques entre ces espèces ont déjà été mesurées. Nous avons déjà identifié une molécule, et testé son activité en tant que phéromone d’agrégation.

-Objectifs du stage
1) Déterminer si la sensibilité aux phéromones d’agrégation d’autres espèces diminue graduellement avec la distance phylogénétique moléculaire, en testant l’attraction croisée entre différentes espèces
2) Extraire et identifier les phéromones d’agrégation produites par plusieurs espèces de collemboles en utilisant une méthode originale de traitement statistique de données de métabolomique, adaptée à la GC-MS.

– Démarche expérimentale, méthodes
Tests d’attraction et d’agrégation entre espèces
Conditionnement du substrat par les collemboles (imprégnation par les phéromones). Réalisation des tests, analyses statistiques (GLMM). Initialisation d’une matrice de distance entre espèces

Extraction et identification des phéromones
Captage de molécules volatiles sur phase solide (fibre SPME) directement dans les boîtes d’élevage de collemboles en optimisant les conditions de prélèvement (durée, milieu).
Séparation et identification des molécules par chromatographie en phase gazeuse (GC) et/ou par chromatographie bidimensionnelle (GCxGC – séparation par 2 colonnes de polarité différente) couplée à un spectromètre de masse (GC-MS ou GCxGC-MS) afin de détecter les molécules ou familles de molécules impliquées comme phéromones. Comparaison des volatilomes (ensemble de molécules volatiles) de 3 espèces grâce aux nouveaux outils de chimiométrie (Mzmine 2, réseaux moléculaires), permettant de rechercher un bouquet phéromonal.

-Rôle du stagiaire dans le déroulement du projet
(1) Réaliser les tests d’agrégation et analyses statistiques (GLMM) afin d’évaluer les attractions croisées entre espèces
(2) Identifier les molécules phéromonales par GC-MS et GCxGC-MS et comparer les volatilomes de plusieurs espèces
(3) Réaliser une matrice de distance phylogénétique entre espèces
(4) Interpréter les résultats

L’étudiant(e) sera amené(e) à travailler avec les quatre personnes impliquées dans ce projet, sur les sites de Brunoy et de Paris.

Références dans le domaine :
1. Bardgett, R.D., van der Putten, W.H., 2014. Belowground biodiversity and ecosystem functioning. Nature 515, 505-511.
2. Wenke, K., Kai, M., Piechulla, B., 2010. Belowground volatiles facilitate interactions between plant roots and soil organisms. Planta 231, 499-506.
3. Wertheim, B., Baalen, v.E.J.A., Dicke, M., Vet, L.E.M., 2005. Pheromone-mediated aggregation in nonsocial arthropods: an evolutionary ecological perspective. Annual Review of Entomology 50, 321-346.
4. Roelofs, W.L., Brown, R.L., 1982. Pheromones and evolutionary relationships of Tortricidae. Annual Review of Ecology and Systematics 13, 395-422.
5. Baker, T.C., 2002. Mechanism for saltational shifts in pheromone communication systems. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 99, 13368-13370.
6. Symonds, M.R.E., Wertheim, B., 2005. The mode of evolution of aggregation pheromones in Drosophila species. Journal of Evolutionary Biology 18, 1253-1263.
7. Symonds, M.R.E., Elgar, M.A., 2004. The mode of pheromone evolution: evidence from bark beetles. Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences 271, 839-846.
8.Liu, J., Wu, D.H., 2017. Chemical attraction of conspecifics in Folsomia candida(Collembola). Journal of Insect Behavior 30, 331-341.
9. Salmon, S., Rebuffat, S., Prado, S., Sablier, M., D’Haese, C., Sun, J.S., Ponge, J.F., 2019. Chemical communication in springtails: a review of facts and perspectives. Biology and Fertility of Soils 55, 425-438.
Shiraishi, H., Enami, Y., Okano, S., 2003. Folsomia hidakana (Collembola) prevents damping-off disease in cabbage and Chinese cabbage by
Rhizoctonia solani. Pedobiologia 47, 33-38.

Compétences requises de l’étudiant :
– Intérêt pour les questions d’écologie chimique et/ou écologie évolutive
– Motivation vis à vis des approches expérimentales incluant la manipulation de petits organismes vivants
– Connaissance ou au moins notions sur la GC-MS
– Bonne connaissance de R, et connaissance des GLM appréciée
– Bon niveau en anglais

Responsables du stage :
Nom : Sandrine SALMON, UMR MECADEV 7179 CNRS-MNHN, Brunoy
Tél : 01 60 47 92 21
Email : [email protected]
Co-encadrants :
Nom : Michel Sablier, USR CRC 3224 CNRS-MNHN, Paris
Tél : 01 40 79 53 23
Email : [email protected]

Nom : Thomas Bourgeois, UMR MECADEV 7179 CNRS-MNHN, Brunoy
Tél : 01 40 79 53 23
Email : [email protected]

Nom : Soizic Prado, UMR 7245 CNRS-MNHN, Paris
Tél : 01 40 79 31 19
Email : [email protected]

Durée du stage : 5 ou 6 mois, entre janvier et juin 2022

Indemnités de stage : environ 550€/ mois ; remboursement des transports à hauteur de 50%, tickets restaurants

Le contenu de cette offre est la responsabilité de ses auteurs. Pour toute question relative à cette offre en particulier (date, lieu, mode de candidature, etc.), merci de les contacter directement. Un email de contact est disponible: [email protected]

Pout toute autre question, vous pouvez contacter [email protected].