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Les progrès rapides des technologies de séquençage de nouvelle génération (NGS) offrent des opportunités passionnantes pour sonder les fondements moléculaires d’un large éventail d’adaptations écologiques génétiquement complexes dans une grande diversité d’organismes non modèles1 à 3. Cette approche est extrêmement puissante car elle établit une base pour les études de génomique des populations et fonctionnelles d’organismes ayant une écologie ou une histoire évolutive particulièrement intéressante et/ou bien décrite, ainsi que d’organismes préoccupants dans la pratique, tels que les ravageurs agricoles et les vecteurs de maladies. Ainsi, les technologies NGS conduisent à des progrès rapides dans les domaines de l’écologie et ont le potentiel de résoudre des problèmes tels que la compréhension des bases mécanistes des réponses biologiques au changement climatique contemporain rapide4, la propagation des espèces envahissantes5 et les interactions hôte-pathogène6,7.
Le potentiel extraordinaire des technologies NGS pour répondre aux questions fondamentales et appliquées en écologie et en biologie évolutive est en partie dû au fait que ces approches peuvent être appliquées à n’importe quel organisme à un coût modéré qui est réalisable pour la plupart des laboratoires de recherche. De plus, ces approches fournissent des informations à l’échelle du génome sans nécessiter de ressources génétiques a priori telles qu’une puce à puce ou une séquence génomique complète. Néanmoins, pour maximiser la productivité des expériences NGS, il faut examiner attentivement la conception expérimentale, y compris des questions telles que le calendrier de développement et la spécificité tissulaire de l’échantillonnage d’ARN. En outre, les compétences techniques requises pour analyser les quantités massives de données produites par ces expériences, souvent jusqu’à plusieurs centaines de millions de lectures de séquences d’ADN, ont constitué un défi particulier et ont limité la mise en œuvre généralisée des approches NGS.
Des études récentes de RNA-Seq sur les bases transcriptionnelles de la diapause chez le moustique envahissant et important sur le plan médical Aedes albopictus fournissent un exemple utile de certains des protocoles expérimentaux qui peuvent être utilisés pour appliquer avec succès la technologie NGS à l’étude de la base moléculaire d’une adaptation écologique complexe dans un organisme non modèle8–10. A. albopictus est une espèce très envahissante originaire d’Asie, mais qui a récemment envahi l’Amérique du Nord, l’Amérique du Sud, l’Europe et l’Afrique11,12. Comme de nombreux insectes tempérés, les populations tempérées d’A. albopictus survivent tout l’hiver en entrant dans un type de dormance appelé diapause photopériodique. Chez A. albopictus, l’exposition des femelles nymphes et adultes à des journées courtes (automnales) entraîne la production d’œufs de diapause dans lesquels le développement embryologique est terminé, mais la larve pharate à l’intérieur du chorion de l’œuf entre dans un arrêt de développement qui rend l’œuf réfractaire au stimulusd’éclosion 15–17. Les ovules de diapause sont plus résistants à la dessiccation5,18 et contiennent plus de lipides totaux19 que les ovules non diapause. La diapause photopériodique chez A. albopictus est donc une plasticité phénotypique adaptative contrôlée par la mère qui est essentielle pour survivre aux conditions rigoureuses de l’hiver dans les environnements tempérés. Malgré l’importance écologique bien comprise de la diapause photopériodique chez un large éventail d’insectes20,21, la base moléculaire de cette adaptation cruciale n’est bien caractérisée chez aucun insecte22. Chez des organismes tels que A. albopictus qui subissent une diapause embryonnaire au stade larvaire pharate, il reste un défi particulièrement important de comprendre comment le signal photopériodique reçu par la mère est transmis à la progéniture et persiste au cours du développement embryonnaire pour provoquer l’arrêt au stade larvaire pharate.
Ce protocole décrit l’élevage des moustiques, la conception expérimentale et les analyses bioinformatiques pour les expériences NGS (transcriptome sequencing) réalisées pour élucider les composantes transcriptionnelles de la diapause photopériodique chez A. albopictus. Ce protocole peut être utilisé pour des études supplémentaires sur la diapause chez A. albopictus, peut être adapté pour étudier la diapause chez d’autres espèces étroitement apparentées telles que d’autres moustiques édines qui subissent une diapaused’œuf 23, et est également plus généralement pertinent pour l’utilisation d’approches NGS pour étudier les bases transcriptionnelles de toute adaptation complexe chez n’importe quel insecte.