CSZ Student Research Grant Winner: Chloe Berger

Written by Chloé Berger, PhD student at the Université Laval

Chloé Berger

Three S. solidus worms were found in the abdominal cavity of this stickleback.

Schistocephalus solidus: a manipulative parasite?
Schistocephalus solidus : parasite manipulateur ?
Characterization of worm secretions for a better understanding of their impacts on the fish host behaviour
Caractérisation des sécrétions d’un ver pour comprendre leurs impacts potentiels sur le comportement de l’hôte poisson

At the beginning of 2018, I was honoured to receive the student research grant of the Canadian Society of Zoologists. This grant helped me to realize a 4-month internship at the University of British Columbia, Vancouver, in the laboratory of Leonard Foster. During my PdD researches in the laboratory of Nadia Aubin-Horth, I am interested in the molecular cross-talk between the threespine stickleback, a small fish widely found in the Northern hemisphere, and its parasite Schistocephalus solidus, a cestode that is found inside the abdominal cavity of the fish. Sticklebacks that are infected by S. solidus show drastic changes in behaviours, which eventually lead to a loss of adaptive anti-predator behaviours. For example, sticklebacks under normal conditions perform vertical migrations in the water column so that they reach the water surface only during the night to avoid avian predators. If a fish is caught at the surface during the day, it has more probability to be infected by S. solidus. This suggests that the worm may manipulate the behaviour of the fish in order to facilitate its transmission to its bird final host. However, very little information is currently available concerning the molecular mechanisms involved in the behavioural changes of infected sticklebacks. A better understanding of these mechanisms will help to determine how these behavioural modifications evolve in nature. In this context, my internship at the University of British Columbia had two main objectives : 1) the characterization by mass spectrometry of the proteins secreted by the worm. The main hypothesis is that the worm may secrete some proteins involved in the behavioural changes of the infected fish. These proteins could be promising targets to try to « cure » the behavioural modifications of infected sticklebacks. 2) the characterization by mass spectrometry of the worm proteome (that is to say all the proteins expressed in the worm tissues), and its comparison to the secretions. The first part of my internship allowed me to develop and optimize a protocol to describe the proteins from the worm and its secretions. During the second part of my internship, I applied this protocol on five worms and their respective secretions. The results, which are currently being analyzed, will help us to better understand if the worm is able to produce « manipulative » proteins that will impact the fish behaviour. I thank the CSZ for supporting my internship that was highly beneficial for my PhD!

En début d’année 2018, j’ai eu l’honneur de recevoir la bourse de recherche pour les étudiants de la Société Canadienne de Zoologie. Cette bourse m’a aidé à réaliser un stage de 4 mois à l’Université de la Colombie-Britannique, Vancouver, dans le laboratoire de Leonard Foster. Dans le cadre de mon doctorat sous la supervision de Nadia Aubin-Horth, je m’intéresse à l’interaction moléculaire entre l’épinoche à trois épines, un poisson habitant les eaux de l’hémisphère nord, et son parasite Schistocephalus solidus, un ver cestode retrouvé dans la cavité abdominale du poisson. Les épinoches parasitées par S. solidus montrent des perturbations drastiques de comportements, qui se traduisent par une perte de la réponse adaptative anti-prédateur. Par exemple, en condition normale, l’épinoche effectue des migrations verticales dans l’eau, ne s’approchant de la surface que lorsque la nuit est tombée afin de limiter tout contact avec un prédateur avien. Or si un individu est capturé près de la surface durant la journée, ce dernier a plus de probabilité d’être infecté par S. solidus. Ceci suggère une manipulation du comportement de l’épinoche par le ver afin de favoriser la transmission de ce dernier vers son hôte final, un oiseau. Cependant, très peu d’information est actuellement disponible sur les mécanismes moléculaires sous-tendant les changements comportementaux des épinoches infectées. Une meilleure compréhension de ces mécanismes permettra de mieux cerner comment ces modifications comportementales évoluent en nature. Dans cette optique, mon stage à l’Université de la Colombie-Britannique avait pour objectifs de 1) caractériser par une méthode de spectrométrie de masse les protéines sécrétées par le ver. L’hypothèse est que le ver sécréterait des protéines responsables des changements de comportement de l’épinoche infectée. Ces protéines seraient alors des cibles prometteuses pour tenter de « soigner » les modifications comportementales des épinoches infectées. 2) décrire par spectrométrie de masse le protéome du ver (c’est-à-dire l’ensemble des protéines exprimées dans les tissus du ver), et de le comparer aux protéines présentes dans les sécrétions. La première partie de mon stage a visé à développer et à optimiser un protocole permettant la description des protéines du ver et de ses sécrétions. La seconde partie de mon stage a eu pour rôle d’appliquer ce protocole sur cinq vers complets et leurs sécrétions respectives. Les résultats sont en cours d’analyse et nous permettrons de mieux comprendre si le ver est capable de produire des protéines « manipulatrices » agissant sur le comportement de l’épinoche. Je remercie la CSZ pour avoir soutenu mon stage qui fut très enrichissant pour mon doctorat !

Posted in Student/PDF Award Winners on Jul 24, 2018