Architecture génétique des caractères quantitatifs dans les interactions plante-virus: conséquences pour la gestion des variétés résistantes et/ou tolérantes à l’échelle du paysage. – ArchiV

L’étude des défenses des plantes contre leurs parasites s’est focalisée sur les résistances qualitatives contrôlées par des gènes à effets majeurs. Ces résistances sont souvent compromises par l’adaptation des parasites ciblés qui se traduit souvent par un contournement des résistances, avec des pertes économiques importantes et un gaspillage de ressources génétiques. Le projet ArchiV porte sur des ressources génétiques végétales répandues et sous-exploitées pour contrôler les maladies des plantes: les résistances et tolérances quantitatives.
Le projet a pour objectifs (i) de séparer les effets de résistance et de tolérance quantitative chez les plantes et de cartographier les loci à effet quantitatif (QTL) correspondants, (ii) de caractériser l’architecture génétique des caractères du pouvoir pathogène quantitatif des virus (charge virale, agressivité et capacité de transmission de plante à plante) et (iii) d’estimer le potentiel de durabilité des résistances et tolérances quantitatives des plantes. Nous définissons l’architecture génétique comme les déterminants génétiques (QTL et mutations sous-jacentes) des caractères du pouvoir pathogène quantitatif des virus, leur effet phénotypique et leur interaction avec les QTL de résistance et de tolérance des plantes. Trois approches différentes de cartographie de QTL viraux seront menées, prenant en compte différents mécanismes évolutifs et échelles de temps d’évolution. Les mutations virales correspondant à ces QTL seront identifiées et leur effet phénotypique quantifié pour caractériser l’architecture génétique virale.
Les modèles biologiques seront deux virus économiquement importants (le Potato virus Y et le Cucumber mosaic virus) et une des leurs plantes hôtes cultivées, le piment (Capsicum annuum). Il est attendu que leurs différences en terme de génome (monopartite ou segmenté) et de mécanismes évolutifs (échanges génétiques rares ou fréquents) auront des conséquences importantes sur l’architecture génétique de leur pouvoir pathogène et leur capacité d’adaptation.
Deux modèles représentant l’évolution intra-hôte des virus seront développés. Le premier (modèle phénotypique) exploitera les matrices de variance-covariance des caractères du pouvoir pathogène viral. Le second (modèle moléculaire) exploitera (i) l’architecture génétique du pouvoir pathogène viral ainsi que (ii) les coefficients de sélection correspondant aux variants viraux porteurs des différentes combinaisons de mutations adaptatives et (iii) la taille effective de la population virale chez différents génotypes de plantes. Ces deux derniers paramètres seront estimés grâce à un modèle de Wright-Fisher récemment développé pour les virus de plantes.
Ces 2 modèles intra-hôte seront couplés à des modèles épidémiologiques dans des paysages agricoles hétérogènes. Ces modèles épidémiologiques seront basés sur le programme R ‘landsepi’ récemment développé et permettront de tester l’efficacité de stratégies de gestion des cultivars (combinaison de QTL de résistance/tolérance dans un même cultivar, rotations ou mosaïques/mélanges variétaux). Nous estimerons également l’importance des plantes réservoirs de virus. Le cadre landsepi permettra de comparer les stratégies optimales permettant de contrôler différents agents pathogènes (virus, champignons…).
Ce projet aura des impacts à la fois dans les disciplines de l’évolution virale et des interactions plante-pathogène et pour les différents acteurs de la filière horticole. Les méthodes développées pour mesurer la tolérance et la résistance des plantes aux virus ainsi que les résultats sur le potentiel de durabilité des résistances/tolérances quantitatives seront transférés à l’industrie semencière et aux autorités en charge de l’inscription des variétés (GEVES). Les stratégies visant une gestion durable des QTL de résistance/tolérance à l’échelle des paysages agricoles seront transférées aux semenciers, aux instituts techniques en horticulture (CTIFL…) et aux agriculteurs.