Renaud Lancelot, Marie Buysse, Etienne Loire, Olivier Bouchez, Fabrice Vavre, Florian Binetruy, Laurence Vial, Olivier Duron, Valérie Noël, Claudine Menard, Olivier Morel, Institut des Sciences de l'Evolution de Montpellier (UMR ISEM), École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Montpellier (UM)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR226, Evolution of host-microbe communities (MIVEGEC-EVCO), Processus Écologiques et Évolutifs au sein des Communautés (PEEC), Maladies infectieuses et vecteurs : écologie, génétique, évolution et contrôle (MIVEGEC), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Maladies infectieuses et vecteurs : écologie, génétique, évolution et contrôle (MIVEGEC), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud]), Génétique et évolution des interactions hôtes-parasites, Département génétique, interactions et évolution des génomes [LBBE] (GINSENG), Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Evolution Théorique et Expérimentale (MIVEGEC-ETE), Perturbations, Evolution, Virulence (PEV), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud]), Animal, Santé, Territoires, Risques et Ecosystèmes (UMR ASTRE), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Centre de Biologie pour la Gestion des Populations (UMR CBGP), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Université de Montpellier (UM)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Institut des Biomolécules Max Mousseron [Pôle Chimie Balard] (IBMM), Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Génétique Cellulaire (LGC), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Equipe de recherche européenne en algorithmique et biologie formelle et expérimentale (ERABLE), Inria Grenoble - Rhône-Alpes, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria), CNRS, IRD, CIRAD, Laboratoire d'Excellence CEBA, France Genomique National infrastructure as part of the 'Investissement d'Avenir' program [ANR-10-INBS-09], French Ministry for National Education and Research, VetAgroSup, LABEX ECOFECT of Universite de Lyon, within the program 'Investissements d'Avenir' [ANR-11-LABX-0048, ANR-11-IDEX-0007], Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Montpellier (UM)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR226-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-École pratique des hautes études (EPHE)-Université de Montpellier (UM)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR226-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM), Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Summary Mutualistic interactions with microbes have facilitated the radiation of major eukaryotic lineages [ 1 , 2 ]. Microbes can notably provide biochemical abilities, allowing eukaryotes to adapt to novel habitats or to specialize on particular feeding niches [ 2 , 3 , 4 ]. To investigate the importance of mutualisms for the exclusive blood feeding habits of ticks, we focused on a bacterial genus of medical interest, Francisella, which is known to include both virulent intracellular pathogens of vertebrates [ 5 , 6 ] and maternally inherited symbionts of ticks [ 7 , 8 , 9 ]. Through a series of physiological experiments, we identified a Francisella type, F-Om, as an obligate nutritional mutualist in the life cycle of the African soft tick Ornithodoros moubata. Francisella F-Om mutualism synthesizes B vitamins that are deficient in the blood meal of ticks. Indeed, experimental elimination of Francisella F-Om resulted in alteration of tick life history traits and physical abnormalities, deficiencies which were fully restored with an oral supplement of B vitamins. We also show that Francisella F-Om is maternally transmitted to all maturing tick oocytes, suggesting that this heritable symbiont is an essential adaptive element in the life cycle of O. moubata. The Francisella F-Om genome further revealed a recent origin from a Francisella pathogenic life style, as observed in other Francisella symbionts [ 6 , 7 , 10 ]. Though half of its protein-coding sequences are now pseudogenized or lost, Francisella F-Om has kept several B vitamin synthesis pathways intact, confirming the importance of these genes in evolution of its nutritional mutualism with ticks.