Plusieurs stratégies, un objectif. Comment les virus manipulent hôtes et vecteurs pour la transmission : Rome – Rome

Le premier objective de Rome cible à mieux caractériser la performance et le comportement alimentaire des pucerons sur plantes hôtes saines et infectées pour a) identifier les paramètres modifiés en vue d'une transmission potentiellement améliorée et b) identifier les déterminants viraux impliqués. Le deuxième objective de Rome c'est d'établir par la technique de RNA profiling un catalogue des gènes des plantes et des pucerons dont l'expression est altérée par l'infection et l'infestation avec pucerons et qui sont de ce fait potentiellement impliqués dans la transmission. Le troisième objective de Rome est la validation de certaines de ces gènes candidats.

La performance des pucerons a été déterminée par mesure du comportement (durée du probing et de l’ingestion phloèmienne). Les pucerons sur des plantes infectées par le CaMV atteignent le phloème plus vite et ingèrent de sa sève plus longtemps sur les deux hôtes, et la salivation dans la sève est réduite. Ceci indique que les pucerons se sentent bien sur les plantes infectées par le CaMV. Pourtant, la fécondité est réduite. La comparaison avec une souche plus clémente du CaMV indique que ceci corrèle avec la charge virale. Des pucerons sur arabidopsis infecté avec le TuYV atteignent le phloème plus vite et s’en nourrissent pendant plus longtemps, comme attendu pour un virus circulant. Par contre, la salivation phloèmienne dure plus longtemps, suggérant la mise en place des défenses contre les pucerons. La fécondité reste inchangée, indiquant que la valeur nutritive des plantes est similaire. Sur cameline infectée, les effets sont similaires, mais moins prononcés.
Nous avons identifié les protéines P2 et P6 du CaMV comme étant responsables pour la plupart des effets observés ; l’identification des protéines du TuYV est en cours. Nous analyserons le rôle du RNA silencing dans les interactions plante-puceron en infectant des triple-mutants d’arabidopsis dcl234 et rdr126 avec les deux virus.
Nous avons commencé le RNA profiling par séquençage Illumina. Les données brutes sont désormais disponibles. L’analyse bioinformatique des sRNAseq et mRNA-seq est en cours pour établir le sRNAome (virus et hôte) et le transcriptome (virus et hôte) dans les plantes et les pucerons. Ceci permettra identifier des gènes des plantes et des pucerons qui sont dérégulés spécifiquement par le TuYV, par le CaMV ou corégulés par les deux. Ceci inclura des gènes des pucerons ciblés par des sRNA mobiles des virus ou des plantes, ainsi que des gènes des pucerons régulés les virus et des gènes de la plante ciblés par des sRNA mobiles des pucerons ou des sRNA des plantes régulés par les pucerons.

Nous analyserons plus en détail le rôle de P2 et P6 dans la ‘manipulation’ des pucerons par le CaMV. Nous identifierons et caractérisons les protéines du TuYV impliquées dans les modifications des hôtes et vecteur.
Nous sommes en train de créer un catalogue des gènes des plantes et des pucerons différentiellement exprimés dans des plantes infestées par pucerons et infectées ou pas avec le TuYV et le CaMV. Ces gènes sont potentiellement impliqués dans des interactions plantes-pucerons. Quelques candidats prometteurs seront sélectionnés pour les valider et caractériser leur mode d’action.

En route

Des virus de plantes et les vecteurs qu’ils emploient, en particulier des hémiptères comme les pucerons, causent des dégâts considérables en agriculture. Des stratégies de lutte conventionnelle, s’appuyant sur l’emploi des insecticides pour éliminer les vecteurs, soulèvent d’importants problèmes. Ainsi, l’apparition des résistances, des effets néfastes sur l'environnement et de nouvelles législations exigent le développement des stratégies de lutte plus respectueuses de l’environnement et compatibles avec une agriculture durable.
De plus en plus de travaux émergent que les virus manipulent des traits des plantes hôtes, ainsi que le comportement et la performance des vecteurs, afin d’optimiser leur transmission. De ce fait, les recherches ciblant les virus de plantes, les vecteurs, les hôtes et les interactions tritrophiques entre eux ouvrir la voie vers de stratégies de lutte durable. Ceci est l’objectif principal de notre projet. Nous voulons identifier les mécanismes moléculaires régissant ces interactions, en mettant l’accent sur leur rôle dans la transmission. Nous étudierons deux virus qui infectent les mêmes hôtes et sont transmis par le même puceron vecteur, mais sont transmis de manière différente, selon les deux modes de transmission les plus répandues, la transmission « non circulante » (NC) et la transmission « circulante » (C). Les virus NC sont transmis en se liant à un site spécifique localisé dans les pièces buccales externes du vecteur, alors que les virus C doivent traverser l’intestin du vecteur, circuler à travers l’hémocèle et envahir les glandes salivaires, pour pouvoir être inoculés avec la salive dans un nouvel hôte. Dans une étude comparative, nous rechercherons les similarités et les différences entre ces deux modes de transmission, et voulons définir leur spécificité d’hôte. Nous utilisons comme virus NC le Cauliflower mosaic virus (CaMV), comme virus C le Turnip mosaic virus (TuYV), comme hôtes la plante modèle Arabidopsis thaliana et la plante d’intérêt économique Camelina sativa, et comme vecteur le dommageable puceron vert du pêcher (Myzus persicae L.). Notre premier objectif est de confirmer, par l’analyse de la performance des pucerons (taux de croissance individuel, fécondité, survie sans accès à la nourriture, attraction, comportement), des études récentes qui indiquent que ces deux virus modifient le comportement, entre autres traits, des pucerons de manière favorable à la transmission, et d’analyser ces modifications en profondeur. Puis nous identifierons et caractériserons les sRNA éventuels et les protéines virales impliqués dans la modification des pucerons. Ceci se fera par l’analyse de la performance des pucerons sur des plantes qui expriment de manière transitoire ou stable les candidats. Notre deuxième objectif est de créer, par la technique de RNA profiling, un catalogue complet des transcrits altérés par l’infection virale et/ou l’infestation par les pucerons. Notre troisième objectif est de valider et de caractériser, par une analyse fonctionnelle, les gènes des plantes hôtes et du puceron identifiés par le RNA profiling, et qui sont en priorité impliqués dans la modification des traits des plantes et des pucerons en vue de la transmission. Globalement, ce projet identifiera les traits de l’hôte et du vecteur altérés par l’infection virale pour permettre une transmission plus efficace, les facteurs viraux qui provoquent ces modifications, et les gènes et processus de l’hôte et du vecteur qui sont ciblés par les deux virus.