Abstract Symbiosis is a continuum of long-term interactions ranging from mutualism to parasitism, according to the balance between costs and benefits for the protagonists. The density of endosymbionts is, in both cases, a key factor that determines both the transmission of symbionts and the host extended phenotype, and is thus tightly regulated within hosts. However, the evolutionary and molecular mechanisms underlying bacterial density regulation are currently poorly understood. In this context, the symbiosis between the fruit fly and its intracellular bacteria Wolbachia ( w MelPop strain) is particularly interesting to study. Although vertically transmitted, the symbiont is pathogenic, and a positive correlation between virulence and w MelPop density is observed. In addition, the number of repeats of a bacterial genomic region -Octomom-is positively correlated with Wolbachia density, underlying a potential genetic mechanism that controls bacterial density. Interestingly, the number of repeats varies between host individuals, but most likely also within them. Such genetic heterogeneity within the host could promote conflicts between bacteria themselves and with the host, notably by increasing within-host competition between symbiont genotypes through a process analogous to the tragedy of the commons. To characterize the determinisms at play in the regulation of bacterial density, we first introgressed wMelPop in different genetic backgrounds of D. melanogaster , and found different density levels and Octomom copy numbers in each host lineage. To determine whether such variations reflect a host genetic determinism on density regulation through Octomom copy number selection, we replicated the introgressions and performed reciprocal crosses on the two Drosophila populations with the most extreme density levels. In both experiments, we detected an absence of directionality in the patterns of infection, associated with a strong instability of these patterns across generations. Given that bacterial density was highly correlated with Octomom copy numbers in all experiments, these results rather suggest a strong influence of drift and a random increase in the frequency of certain bacterial variants. We then discuss how drift, both on the symbiont population during transmission and on the host population, could limit the efficiency of selection in such a symbiotic system, and the consequences of drift on the regulation of density and composition of bacterial populations.

A bstract Evolutionary theory predicts that vertically transmitted symbionts are selected for low virulence, as their fitness is directly correlated to that of their host. In contrast with this prediction, the Wolbachia strain w MelPop drastically reduces its Drosophila melanogaster host lifespan at high rearing temperatures. It is generally assumed that this feature is maintained because the D. melanogaster–w MelPop symbiosis is usually not exposed to environmental conditions in which the symbiont is virulent. To test this hypothesis, we submitted w MelPop-infected D. melanogaster lines to 17 generations of experimental evolution at a high temperature, while enforcing late reproduction by artificial selection. The fly survival was measured at different time points, as well as two traits that have been proposed to be causally responsible for w MelPop virulence: its relative density and the mean number of copies of octomom, an 8-genes region of the Wolbachia genome. We hypothesised that these conditions (high temperature and late reproduction) would select for a reduced w MelPop virulence, a reduced w MelPop density, and a reduced octomom copy number. Our results indicate that density, octomom copy number and virulence are correlated to each other. However, contrary to our expectations, we could not detect any reduction in virulence during the course of evolution. We discuss the significance of our results with respect to the evolutionary causes of w MelPop virulence.

SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) are genetic markers whose precise identification is a prerequisite for association studies. Methods to identify them are currently well developed for model species, but rely on the availability of a (good) reference genome, and therefore cannot be applied to non-model species. They are also mostly tailored for whole genome (re-)sequencing experiments, whereas in many cases, transcriptome sequencing can be used as a cheaper alternative which already enables to identify SNPs located in transcribed regions. In this paper, we propose a method that identifies, quantifies and annotates SNPs without any reference genome, using RNA-seq data only. Individuals can be pooled prior to sequencing, if not enough material is available for sequencing from one individual. Using human RNA-seq data, we first compared the performance of our method with G ATK , a well established method that requires a reference genome. We showed that both methods predict SNPs with similar accuracy. We then validated experimentally the predictions of our method using RNA-seq data from two non-model species. The method can be used for any species to annotate SNPs and predict their impact on proteins. We further enable to test for the association of the identified SNPs with a phenotype of interest.

Most endogenous viruses, an important proportion of eukaryote genomes, are doomed to slowly decay. Little is known, however, on how they evolve when they confer a benefit to their host. Bracoviruses are essential for the parasitism success of parasitoid wasps, whose genomes they integrated ~103 million years ago. Here we show, from the assembly of a parasitoid wasp genome, for the first time at a chromosomal scale, that symbiotic bracovirus genes spread to and colonized all the chromosomes. Moreover, large viral clusters are stably maintained suggesting strong evolutionary constraints. Genomic comparison with another wasps revealed that this organization was already established ~53 mya. Transcriptomic analyses highlight temporal synchronization of viral gene expression, leading to particle production. Immune genes are not induced, however, indicating the virus is not perceived as foreign by the wasp. This recognition suggests that no conflicts remain between symbiotic partners when benefits to them converge.

Abstract Transposable elements (TEs) are parasite DNA sequences that are controlled by RNA interference pathways in many organisms. In insects, antiviral immunity is also achieved by the action of small RNAs. In the present study, we analyzed the impacts of an infection with Drosophila C Virus (DCV) and found that TEs are involved in a dual response: on the one hand TE control is released upon DCV infection, and on the other hand TE transcripts help the host reduce viral replication. This discovery highlights the intricate interactions in the arms race between host, genomic parasites, and viral pathogens. Significance statement Transposable elements (TEs) are widespread components of all genomes. They were long considered as mere DNA parasites but are now acknowledged as major sources of genetic diversity and phenotypic innovations. Using Drosophila C virus, here we show that TEs are at the center of defense and counter-attack between host and virus. On the one hand, TE control is released upon viral infection, and on the other hand, TE transcripts help the host reduce viral replication. To our knowledge, this is the first time such a complex host-pathogen interaction involving TEs is shown.