Doctorant en biologie (H/F)- compromis croissance-reproduction au cours du développement chez la mouche soldat noire (BSF)

Description du Poste

Sujet De Thèse

Mots clé : Physiologie des insectes, sélection sexuelle, entomoproduction, réserves métaboliques, budget énergétique, fertilité, biodéchets et coproduits.
Le succès reproducteur (fitness) est le résultat du parcours de chaque individu de sa naissance à la production de sa descendance. Il est influencé par de nombreux facteurs génétiques et environnementaux. Chez les insectes, la température est déterminante pour la maturation des gamètes et la fertilité individuelle, en particulier pour les mâles (Chirault et al 2015 ; Nguyen et al 2013). Par ailleurs, l’allocation vers les voies de biosynthèse de la reproduction, des ressources énergétiques acquises par l’alimentation, s’effectue en contrepartie d’autres voies de biosynthèse telles que celles consacrées par exemple aux défenses immunitaires qui permettent de résister face à des pressions microbiennes (Schwenke et al 2016). De même, l’allocation métabolique peut être en faveur de la croissance ou de la reproduction (Manthey et al., 2024). Le succès reproducteur est donc le résultat du compromis entre la production/transfert de gamètes et la croissance au cours de diverses interactions biotiques et abiotiques auxquelles chaque individu fait face au stade œuf, larve, pupe et adulte.
Dans un contexte de reproduction sexuée, les objectifs des femelles et des mâles sont différents, voire divergents. Les femelles fabriquent des gamètes couteux en faible nombre, et les mâles des gamètes économiques et nombreux, mais ce n’est pas vrai chez tous les insectes. Les comportements des adultes peuvent être également opposés, par exemple avec des mâles solitaires et des femelles sociales ; et d’autres paramètres biotiques et abiotiques peuvent être liés au sexe comme les préférences alimentaires, l’utilisation des réserves métaboliques, la résistance aux pathogènes…
Chez la mouche soldat noire, on sait que les mâles fabriquent et transfèrent dans leur éjaculat des molécules qui induisent la maturation des ovocytes et modifient le comportement des femelles (thèse de Frédéric Manas, 2022-2025). Du coté des femelles, la maturation des ovocytes inclut la vitellogenèse, elle-même issue des réserves de gras des femelles. Comme les adultes ne se nourrissent pas, tous les métabolismes des adultes sont issus des réserves acquises par les larves lors de leur croissance. Une larve en fin de croissance est composée en majorité de chitine dans son tégument, protéines dans ses muscles et tube digestif, et réserves de gras et glycogène. Lors de la métamorphose, la majorité des tissus larvaires sont lysés, et les métabolites sont en partie mobilisés pour construire les organes de l’adulte. Chez la mouche soldat noire, une larve d’environ 250mg se transforme en un adulte de moins de 100mg. Les gonades (testicules et ovaires) présents dans la larve se développent chez l’adulte, et représentent une masse allant de 10 à 50% du corps de la mouche. Ainsi, un transfert métabolique entre les tissus de la larve et ceux de l’adulte se fait en faveur des organes de la reproduction. L’hypothèse qu’un adulte issu d’une larve ayant des réserves réduites ne pourra pas réaliser une reproduction optimale est posée. Des études préliminaires ont montré que la maturation sexuelle commençait avant le stade pupal et était plus précoce chez les mâles que chez les femelles (ATER Pauline Belloir). De plus, les premières études en respirométrie réalisées à l’IRBI chez des pupes et des adultes (Master Imane Azzouzi), ouvrent des perspectives pour des études du quotient respiratoire, afin d’estimer l’utilisation des différents substrats métaboliques, et l’établissement du budget énergétique dynamique de la BSF au cours de son développement (Eriksen, 2022).

Votre Environnement de Travail

La thèse a pour but de comprendre les déterminants biologiques qui interviennent dans la reproduction. L’objectif est de définir un modèle expérimental permettant de cerner les contraintes de la sélection sexuelle et de maitriser les paramètres d’optimisation des élevages d’insectes. La finalité de la thèse est donc fondamentale dans un contexte d’étude du compromis entre la croissance et la future reproduction chez les femelles et les mâles, mais également appliquée, permettant de répondre à des questions des entreprises d’entomoculture.

6.2 Méthodes et collaborations envisagées

Les approches proposées au doctorant.e seront variées, et se dérouleront à l’IRBI sur l’élevage expérimental de mouches soldat noires.
1. L’étude de la physiologie de la croissance et de la reproduction se fera par des analyses maitrisées au laboratoire : microscopie optique à fluorescence (marquages spécifiques de tissus et de cellules), dosages biochimiques des protéines, lipides et sucres (libres et glycogène) dans le corps des larves ainsi que dans différents organes après dissections fines. Cette approche permettra de définir les paramètres physiologiques les plus pertinents à mesurer sur les larves et les adultes.
2. La reproduction des individus femelles et mâles sera mesurée sur des individus dont le développement larvaire aura été contraint afin de faire varier les paramètres physiologiques déterminés précédemment. L’approche sera celle mise au point dans la thèse précédente : accouplements et pontes contrôlés, durée de vie, poids des individus, mesure des échanges respiratoires…
3. Une approche novatrice chez la mouche soldat noire sera développée en concertation avec Innovafeed, l’entreprise pilote du programme idemo FrenchFly. Des larves seront nourries avec des substrats expérimentaux optimisés empiriquement pour la croissance ou la reproduction, puis des analyses métabolomiques permettront de mesurer les lipides et protéines pour comparer les différents traitements et l’évolution des réserves au cours du développement larvaire, chez la pupe et l’adulte. Des lignées issues de sélections différentes seront également comparées.

La thèse sera intégrée au programme idemo FrenchFly financé par la BPI dans le cadre de France 2030. La-le doctorant.e participera aux réunions scientifiques de ce programme avec le partenaire privé Innovafeed qui est leader dans la production de larves de mouche soldat noire. Il-elle sera intégré au groupe de recherche « BSF » de l’équipe IMIP – Interactions Microbes Insectes Plantes – de l’IRBI -Institut de Recherche sur la Biologie de l’Insecte. Des interactions sont également prévues avec l’équipe INOV – INteractions Organismes-enVironnement. Il-elle bénéficiera du soutien technique des plateformes de génomique environnementale, d’écologie chimique et de microscopie de l’IRBI. Les collaborations externes sont prévues avec les laboratoires d’INRAE Nouzilly et Rennes et le laboratoire EGCE de l’université Paris Saclay.

6.3 Résultats attendus/points forts du projet et possibilités de publications ou brevet
La thèse permettra de rédiger trois publications correspondant aux approches scientifiques : développement des larves, influence du substrat, bilan énergétique. Cette valorisation fondamentale sera complétée par un transfert vers l’entreprise Innovafeed (via le SPV du CNRS) qui pourra valider plusieurs jalons du projet i-Démo FrenchFly. Si les résultats le permettent, un brevet sera déposé avec l’entreprise. La.le doctorant présentera les résultats dans des congrès scientifiques et de transfert (ex BSFcon à Cambridge).

6.4 Identification et gestion des risques du projet
Les risques sont d’ordre scientifique, le sujet étant étudié par d’autres groupes de recherche, mais pas à notre connaissance avec comme finalité l’optimisation de la reproduction. Par ailleurs, si le projet FrenchFly n’était pas prolongé, la thèse serait maintenue par des financements issus de prestations déjà en place avec d’autres entreprises. Les techniques proposées sont maitrisées à l’IRBI.

6.5 Budget total estimé (hors salaire) et financements (hors salaire) obtenus et demandés
Le projet i-Démo FrenchFly (2025-2030) assurera la totalité des frais de consommables et fonctionnement, y compris un éventuel séjour dans un laboratoire hors France pendant la thèse. Des contacts sont établis avec des collègues en Italie et au Danemark.

6.6 Références bibliographiques
• Chirault M., Lucas C., Goubault M., Chevrier C., and Bressac1 C., Lécureuil1 C. 2015. A combined approach to heat stress effect on male fertility in Nasonia vitripennis: from the physiological consequences on spermatogenesis to the reproductive adjustment of females mated with stressed males. PLoS ONE 10(3): e0120656. 10.1371/journal.pone.0120656. 1 Equal contribution.
• Nguyen T.-M, Bressac C. and Chevrier C. 2013. Heat stress affects male reproduction in a parasitoid wasp. Journal of Insect Physiology, 59 :248-254.
• Schwenke R. A., Lazzaro B. P., & WolfnerJehan M. F. (2016). Reproduction-Immunity Trade-Offs in Insects. Annual review of entomology, 61, 239–256.
• Manthey C., Metcalf C.J.E., Monaghan M.T., Steiner U.K. and Rolff J. 2024. Rapid growth and the evolution of complete metamorphosis in insects. PNAS 121. 10.1073/pnas.2402980121
• Eriksen, N. T. 2022. Dynamic modelling of feed assimilation, growth, lipid accumulation, and CO 2 production in black soldier fly larvae. PLoS ONE 17, e0276605. 10.1371/journal.pone.0276605.

Rémunération et avantages

Rémunération

La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € mensuel

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

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