Microtubules, moteurs moléculaires et ségrégation de Wolbachia chez les nématodes filaires // Microtubules, molecular motors and Wolbachia segregation in filarial nematodes

Les filaires sont des nématodes parasites transmis par des arthropodes hématophages et se reproduisant de manière sexuée. Elles hébergent Wolbachia, des bactéries endosymbiotiques intracellulaires essentielles à leur croissance, leur survie et leur reproduction dans des tissus spécifiques (hypoderme, chordes latérales, ovaires et lignée germinale femelle). La transmission maternelle de ce symbionte représente un verrou biologique majeur du cycle parasitaire : toute perturbation de la ségrégation intracellulaire du symbionte entraîne une diminution de la charge bactérienne et se traduit par une stérilité des femelle ou une mortalité embryonnaire des filaires. Cependant, les mécanismes cellulaires assurant cette transmission demeurent largement méconnus chez les filaires.

Chez les insectes, les Wolbachia détournent activement le cytosquelette de l'hôte, en particulier les microtubules et leurs moteurs moléculaires, pour se répartir correctement lors des divisions cellulaires et se déplacer dans les cellules. Chez les filaires, on connaît la localisation des Wolbachia dans les principaux tissus parasitaires, mais on ignore encore comment les Wolbachia utilisent précisément les microtubules pour circuler entre compartiments cellulaires et s'accumuler au cours du développement.

Ce projet vise à comprendre comment les Wolbachia se distribuent dans les cellules des filaires en exploitant la machinerie microtubulaire de leur hôte filarien. Il se concentre sur deux étapes clés du cycle reproducteur : l'ovogenèse, durant laquelle les bactéries colonisent les ovocytes, et l'embryogenèse, au cours de laquelle elles se multiplient et se répartissent dans les embryons en développement. L'hypothèse est que les Wolbachia se déplacent le long de sous populations spécifiques de microtubules, définies par des modifications chimiques de la tubuline (modifications post-traductionnelles), en recrutant sélectivement des moteurs moléculaires (kinésines et dynéines).

Dans un premier temps, des analyses bio-informatiques permettront d'identifier, dans le génome filarien, les gènes codant pour les enzymes responsables de ces modifications de la tubuline ainsi que les moteurs microtubulaires. Une analyse d'expression ciblée (ddPCR) sera ensuite réalisée sur les tissus germinaux afin de quantifier l'expression de ces gènes. Dans un deuxième temps, la colocalisation des Wolbachia avec les sous-populations de microtubules sera cartographiée dans les ovocytes et aux premiers stades embryonnaires par imagerie à haute résolution, en combinant microscopie d'expansion et hybridation in situ en fluorescence (FISH). Une attention particulière sera portée aux modifications de la tubuline récemment mises en évidence au laboratoire chez les filaires adultes, pour détecter d'éventuelles signatures microtubulaires spécifiquement associées à Wolbachia.

Enfin, des approches fonctionnelles permettront d'établir un lien causal entre la machinerie microtubulaire et la ségrégation des Wolbachia. Des perturbations du réseau de microtubules seront d'abord induites par traitement à l'oxfendazole, un benzimidazole qui bloque la polymérisation de la tubuline. Les conséquences sur la localisation intracellulaire des Wolbachia seront analysées dans ce projet. Une approche par ARN interférence (par soaking) ciblera spécifiquement les enzymes responsables des modifications de la tubuline et les moteurs moléculaires identifiés. Les conséquences sur la ségrégation asymétrique des Wolbachia, l'établissement de la polarité embryonnaire, la fertilité et la survie des vers seront également évaluées et comparé aux filaires contrôles non traitées.

Ce projet permettra ainsi de mieux comprendre les mécanismes de transmissions des Wolbachia chez les filaires et d'identifier de nouvelles pistes pour développer des stratégies antiparasitaires innovantes, en exploitant la dépendance stricte des filaires à Wolbachia.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Filariae are parasitic nematodes transmitted by blood-feeding arthropods and reproducing sexually. They harbor Wolbachia, intracellular endosymbiotic bacteria essential for their growth, survival, and reproduction within specific tissues (the hypodermis, lateral cords, ovaries, and female germ line). Maternal transmission of this symbiont represents a major biological bottleneck in the parasite's life cycle: any disruption of its intracellular segregation leads to a decrease in bacterial load, resulting in female sterility or embryonic lethality in filariae. However, the cellular mechanisms ensuring this transmission remain largely unknown in these worms.

In insects, Wolbachia actively hijack the host cytoskeleton—particularly microtubules and their molecular motors—to properly distribute themselves during cell division and move within cells. In filariae, the localization of Wolbachia in major parasitic tissues is known, but how the bacteria specifically exploit microtubules to traffic between cellular compartments and accumulate during development is still unclear.

This project aims to determine how Wolbachia distribute within filarial cells by exploiting the microtubule machinery of their nematode host. It focuses on two key stages of the reproductive cycle: oogenesis, during which the bacteria colonize oocytes, and embryogenesis, during which they multiply and distribute within developing embryos. The central hypothesis is that Wolbachia move along specific subpopulations of microtubules, defined by tubulin post-translational modifications, by selectively recruiting molecular motors such as kinesins and dyneins.

First, bioinformatic analyses will identify the genes in the filarial genome that encode the enzymes responsible for tubulin modifications, as well as the genes for microtubule motor proteins. Targeted expression studies (ddPCR) will then measure the activity of these genes in germline tissues. Second, high‑resolution imaging—combining expansion microscopy with fluorescence in situ hybridization (FISH)—will map how Wolbachia are positioned in relation to different subpopulations of microtubules in oocytes and early embryos. Particular attention will be paid to tubulin modifications recently discovered in adult filariae, to determine whether specific microtubule signatures are associated with Wolbachia.

Finally, functional approaches will establish a causal link between the microtubule machinery and the segregation of Wolbachia. Disruption of the microtubule network will first be induced by treatment with oxfendazole, a benzimidazole that blocks tubulin polymerization. The resulting changes in the intracellular localization of Wolbachia will be analyzed. An RNA interference (soaking) approach will then specifically target the enzymes responsible for tubulin modifications and the identified molecular motors. The consequences on Wolbachia asymmetric segregation, embryonic polarity establishment, fertility, and worm survival will be assessed and compared with those of untreated control filariae.

This project will thus contribute to a better understanding of the mechanisms governing Wolbachia transmission in filariae and open new avenues for the development of innovative antiparasitic strategies by exploiting the strict dependence of filariae on their Wolbachia symbionts.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Début de la thèse : 01/10/2026
WEB : https://mcam.mnhn.fr/fr/annuaire/linda-kohl-403

Contrat doctoral

Concours pour un contrat doctoral

Muséum national d'Histoire naturelle

227 DIVONA (Diversités, Origines, Natures)

Le/la candidat.e devra être titulaire d'un Master en biologie cellulaire, biologie moléculaire, parasitologie, disciplines connexes. Nous recherchons un/une étudiant.e hautement motivé.e présentant un vif intérêt pour l'imagerie. Une expérience en imagerie, en culture cellulaire, en analyses transcriptomiques et/ou génomique fonctionnelle sera un atout. Une bonne capacité d'analyse des données, notamment est souhaitée. La maîtrise de l'anglais scientifique, tant à l'écrit qu'à l'oral, est essentielle pour la communication des résultats et la participation à des conférences internationales.
The candidate must hold a Master's degree in cell biology, molecular biology, parasitology, or related disciplines. We are seeking a highly motivated student with a strong interest in imaging techniques. Experience in imaging, cell culture, transcriptomic analyses and/or functional genomics would be a strong asset. Strong data analysis skills are highly desirable. Proficiency in scientific English, both written and spoken, is essential for communicating results and participating in international conferences.