Génome du ver de la pomme : Des mécanismes adaptatifs peuvent expliquer son pouvoir invasif

Dans le cadre d’un consortium international mené par la Chine et regroupant des équipes françaises de l’Inrae, américaines, italiennes, anglaises et tchèques, la première séquence complète du génome d’un papillon ravageur, celui du carpocapse des fruits, a été assemblée à l’échelle de ses chromosomes. Outre un défi scientifique, les données générées permettent de mieux comprendre la biologie de ce ravageur, son potentiel de résistance aux insecticides, et ouvrent des perspectives pour son biocontrôle.

Qu’est-ce que le carpocapse ?

Le carpocapse des pommes et des poires, de son nom scientifique Cydia pomonella, est un petit papillon de la famille des tordeuses (Lepidoptera, Tortricidae), dont les chenilles sont de voraces ravageurs des fruits à pépins.

C’est le fameux ver dans la pomme, celui qui creuse des galeries dans les fruits jusqu’aux pépins.

Bien connu des producteurs mais aussi des consommateurs parfois surpris, ce ver rend les fruits impropres à la vente ou à la consommation.

Issu des œufs pondus par les papillons femelles en périodes chaudes, il hiberne chez nous dans l’écorce des arbres fruitiers pour réapparaître au début du printemps et pénétrer les fruits.

Il est difficile de lutter contre ce ver caché par les méthodes traditionnelles qui nécessitent l’application de nombreux traitements chimiques par an.

De plus, cet insecte a développé des résistances à de nombreux insecticides. Originaire d’Europe, ce ravageur est aujourd’hui classé parmi les cent espèces les plus invasives dans le monde où il s’est répandu ces cinquante dernières années (essentiellement par l’intermédiaire de transports internationaux d’arbres ou de fruits contaminés).

Il s’est adapté à différentes conditions climatiques de part et d’autre du globe, et se pose maintenant comme le ravageur numéro un des pommes dans de nombreux pays.

Qu’est-ce qu’un génome assemblé à l’échelle de ses chromosomes ?

La plupart du temps, les génomes d’insectes ravageurs, comme beaucoup d’autres génomes d’êtres vivants, ne sont séquencés que partiellement. C’est-à-dire que seule une fraction du patrimoine génétique est décryptée. Grâce aux nouvelles méthodes de séquençage haut débit de petits et de grands fragments, couplées aux technologies les plus récentes de cartographie à l’échelle des chromosomes, il a été possible de reconstruire les chromosomes complets du génome du carpocapse sans recours à des cartes de liaison (représentant les positions relatives des gènes sur un chromosome (1*)), une première chez un papillon. Le génome du carpocapse est composé de plus de 680 mégabases, c’est-à-dire 680 millions de paires de bases, la base étant l’unité du code génétique, soit A, T, G ou C, assemblées en 29 chromosomes (27 autosomes et deux chromosomes sexuels, nommés Z et W chez les papillons). Il n’a rien à voir avec la taille du génome de l’être humain, qui comporte 3,4 milliards de paires de bases, ni non plus avec ses chromosomes sexuels : si la femme est caractérisée par la présence de deux chromosomes X (soit XX), l’homme présente un chromosome X et un chromosome Y. C’est l’inverse chez les papillons : un mâle sera ZZ et une femelle ZW ! Grâce au séquençage complet, les chromosomes Z et W de ce papillon sont maintenant connus. L’annotation automatique de ce génome, complétée par l’annotation manuelle de familles de gènes potentiellement importantes dans l’adaptation des espèces (notamment les gènes olfactifs et gustatifs, les cytochromes P450, les transporteurs ABC et autres enzymes de détoxification) a permis d’identifier un total de 17 184 gènes.

De nouvelles pistes pour le contrôle de ce ravageur grâce au génome

L’analyse du génome permet d’identifier des traits génétiques qui ont pu favoriser l’adaptation rapide de ce papillon à de nouvelles conditions, en faisant une espèce très invasive. Par exemple, le génome a dévoilé une duplication d’un récepteur olfactif (protéine des antennes qui détectent les odeurs). La caractérisation fonctionnelle de ces deux récepteurs a montré qu’ils détectent tous les deux la phéromone sexuelle de l’espèce (message odorant émis par les femelles pour attirer les mâles en vue de l’accouplement) et également l’odeur caractéristique des fruits ciblés, en l’occurrence l’ester de poire. Cet événement de duplication a sans doute amélioré considérablement la capacité de ces insectes à localiser non seulement la nourriture, mais aussi les partenaires sexuels, favorisant la dispersion et l’établissement des populations. De tels récepteurs olfactifs sont donc particulièrement pertinents à cibler dans une perspective de contrôle du ravageur : l’utilisation d’odeurs interférant avec la réponse naturelle de ces récepteurs permettra de brouiller le double message nourriture/sexe, limitant dégâts et reproduction.

L’analyse du génome a également permis de comprendre les bases du développement rapide des résistances de l’insecte à divers insecticides. La comparaison génétique de différentes populations plus ou moins sensibles et résistantes a mis en lumière un nombre très important de polymorphismes, c’est-à-dire de variabilité, dans les séquences de gènes connus pour être impliqués dans les mécanismes de résistance, comme les cytochromes P450, ainsi que dans les séquences de gènes nouveaux. Des études fonctionnelles ont pu montrer qu’au moins trois de ces polymorphismes sont impliqués dans la résistance à la deltaméthrine et l’azinphos-méthyl (ce dernier étant interdit en France). Les autres sont une ressource substantielle à cribler pour découvrir de nouveaux mécanismes impliqués dans les résistances aux insecticides. Ce génome offre également une ressource de qualité pour explorer d’autres processus biologiques favorisant l’invasion, et qui pourraient être partagés avec d’autres espèces invasives dont le génome n’est pas encore séquencé. Il ouvre par ailleurs la porte à une meilleure compréhension de la biologie de ce ravageur, qui pourrait mener à l’identification de nouvelles cibles pour le combattre, voire à mener des campagnes d’insectes stériles, selon les autorisations des pays.

Emmanuelle Jacquin-Joly
UMR iEES-Paris, Inrae Versailles

(1*) Les chromosomes sont des structures localisées dans le noyau
de toute cellule et qui concentrent l’information génétique.

RÉFÉRENCE

Wan F, Jacquin-Joly E, Franck P, Siegwart M, Meslin C, et al.. A
Chromosome-Level Genome Assembly of the Codling Moth (Cydia pomonella) Provides Insights into its Chemical Ecology and Insecticide Resistance. Nature Communications. 2019 ;10,4727. doi.org/10.1038/s41467-019-12175-9

POUR EN SAVOIR PLUS

Communiqué de presse Inra National 2019 : www.inrae.fr/actualites/genome-du-carpocapse-sequence-assemble-lechelle-chromosomique-premiere-insecte-ravageur