Blanc SVSE 7 - Blanc - SVSE 7 - Biodiversité, évolution, écologie et agronomie

Résistance aux prasinovirus analysée par la transcriptomique et la recombinaison – REVIREC

Résistance aux virus chez les algues

Les virus sont omniprésents et abondants dans la mer, et toutes les espèces d’algues au sein des océans peuvent être infectées par un virus qui leur est spécifique, mais certaines souches résistent à l'infection. L'objectif de ce projet est de comprendre les mécanismes de résistance ou de susceptibilité chez les algues par rapport aux virus.

Analyse des mécanismes de résistance des algues aux virus

Le phytoplancton est responsable d'environ la moitié de l'activité photosynthétique de la planète, l'autre moitié étant assurée par les plantes terrestres. Dans les océans, les virus sont les entités biologiques les plus abondantes et diversifiées, ils infectent potentiellement tous les organismes, des bactéries aux baleines. Les virus contrôlent la prolifération des algues, et ainsi façonnent l'évolution de la biodiversité du phytoplancton, mais nos connaissances sur les mécanismes d’interactions entre les hôtes et leurs virus chez les algues marines sont limitées. Nous devons donc déchiffrer ces mécanismes, afin d'améliorer notre compréhension de cet écosystème qui est à la base de la chaîne alimentaire. <br />Plusieurs enjeux pertinents pour le bien-être de notre environnement sont touchés au travers de notre étude. Avec notre système biologique prasinovirus-algues marines, nous disposons des outils moléculaires de pointe nécessaires pour améliorer la compréhension de ce domaine. L'enquête est opportune, car de nombreux génomes complets d’hôte et de virus sont déjà disponibles, et les récentes techniques de NGS «Next Generation Sequencing« nous permettent de séquencer de nombreuses souches résistantes ou sensibles, facilitant ainsi l'identification des gènes de résistance. Les mécanismes de ces gènes peuvent ainsi être décryptés par l’utilisation de la technique de transformation génétique, maintenant possible dans notre système modèle. Avec une meilleure compréhension de l'interaction hôte-virus au sein du phytoplancton marin, nous pouvons mieux aborder les questions concernant l'évolution de l'écosystème dans le contexte d’un changement climatique.

Les gènes algaux qui contrôlent la résistance ou la susceptibilité aux virus seront identifiés: (i) Les gènes des algues et des virus exprimés pendant le cycle infectieux des virus seront analysés par séquençage haut débit (RNAseq) et l’utilisation de techniques de protéomique. (ii) Les génomes complets de nombreuses souches mutantes d'algue résistantes aux virus seront acquise par NGS (Illumina). (iii) Etude de la recombinaison entre les gènes viraux pour identifier des fonctionnalités impliqués dans la virulence/adaptation d'un virus sur son hôte. (iv) Utilisation de la transformation génétique pour surexprimer ou bloquer les gènes d'intérêt.

Dans cette phase de démarrage, nous mettons en route l'acquisition de connaissances, la mise en place des cultures d'hôtes et du virus, et les méthodologies d'analyses nécessaires. Les cultures d'algues en cycle cellulaire synchrone ont été établies par le partenaire 1. Nous avons complété une analyse de l’usage des codons chez l'hôte et le virus, et une revue sur les virus marins (voir ci-dessous). Partenaire 2 a commencé l'analyse des protéines des capsides virales.

A six mois, nous avons encore beaucoup à faire pour réaliser nos objectifs, mais nos perspectives pour notre avancement dans ce domaine de recherche sont bonnes.

Nous avons complété un travail sur l'usage des codons1, utile pour comprendre l'expression des gènes des hôtes et leur virus. L’écriture d’une revue2 nous a permit de revoir l'état de l'art du sujet.
1. Michely, S. et al. Evolution of Codon Usage in the Smallest Photosynthetic Eukaryotes and Their Giant Viruses. Genome Biol Evol 5, 848–859 (2013).
2. Grimsley, N. H. et al. in Advances in Botanical Research (Ed. Gwenaël Piganeau) Volume 64, 343–381 (Academic Press, 2012).

Le phytoplancton est à la base des chaînes alimentaires marines et a un impact sur les cycles biogéochimiques océaniques et le changement climatique. Les unicellulaires eucaryotes au sein de ce phytoplancton froment une part active et importante de ce compartiment et peuvent être infectés par des virus qui peuvent contrôler les efflorescences et influer sur l'évolution de la diversité de ces populations, Cependant peu de choses sont connues sur les fonctions biologiques de ces virus qui montrent la plupart du temps une spécificité étroite d'hôte. Ceci est un élément crucial déterminant leur impact sur les populations de phytoplancton, mais rien n'est connu sur les mécanismes moléculaires impliqués dans la détermination de cette spécificité. Les microalgues vertes Mamiellales et leurs prasinovirus associés, pour lesquels à la fois les génomes de plusieurs hôtes et de virus sont connus, offrent la possibilité unique d'une approche intégrative interdisciplinaire sur leurs interactions. Le projet REVIREC propose de décrire les mécanismes moléculaires de ces interaction hôtes-virus et de déterminer et caractériser les gènes hôtes et viraux impliqués dans la détermination de la spécificité et de la résistance virale. Plus spécifiquement, ce projet s'intéressera i) aux cinétiques des cycles d'interaction hôtes-virus par des approches de transcriptomique et d’analyse de recombinaison, et ii) à l'identification et la caractérisation des gènes hôtes et viraux contrôlant la résistance ou la susceptibilité. Les effets phénotypiques des gènes identifiés par les approches de génétique, bioinformatique, statistique and transcriptomique seront testés par des expériences de transformation/expression pour confirmer leur rôle biologique dans les interactions, permettant de déterminer des paramètres important pour des études futures de modélisation des écosystèmes marins.

Coordination du projet

Nigel Grimsley (Observatoire Océanologique de Banyuls - CNRS/UPMC) – nigel.grimsley@obs-banyuls.fr

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

OOB Observatoire Océanologique de Banyuls - CNRS/UPMC
SBR Station Biologique de Roscoff CNRS/UPMC

Aide de l'ANR 499 071 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2012 - 36 Mois

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