Étude de la diversité et de la structure des communautés virales à l’échelle des agro-écosystèmes. Le modèle épidémiologique des mastrévirus des Poaceae à La Réunion

Study of the diversity and structure of viral comunities at the scale of agro-ecosystems. The epidemiological model of Poaceae mastreviruses in La Reunion

• Auteur / Autrice : Sohini Claverie
• Direction : Jean-Michel Lett
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie moléculaire
• Date : Soutenance le 02/06/2020
• Etablissement(s) : La Réunion
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Technologies et Santé (Saint-Denis, La Réunion ; 2010-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Peuplements végétaux et bioagresseurs en milieu tropical (Saint-Pierre, Réunion)
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Poussier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sébastien Massart, Nathalie Becker, Camille Lebarbenchon
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Mylène Ogliastro

Mots clés

Mots clés contrôlés

Poaceae

Geminiviridae

Relations insecte-plante

Phytovirus

Graminées

La Réunion (France ; île)

Métagénomique

Mots clés libres

Virus

Mastrévirus

Diversité

Agro-écosystème

Métagénomique

Structure

Virus

Mastrevirus

Diversity

Agro-Ecosystem

Metagenomic

Structure

Résumé

L’ubiquité, l’abondance et la diversité des virus ont mis en exergue qu’ils font partie intégrante des écosystèmes. Afin de mieux comprendre comment ils interagissent, s’adaptent et évoluent, il est essentiel de les étudier à l’échelle des écosystèmes, en particulier à l'échelle des agro-écosystèmes où la promiscuité entre mondes sauvages et cultivées facilitent de nouvelles interactions pouvant aboutir à l‘émergence de nouveaux variants viraux. Cette étude s’est focalisée sur les phytovirus du genre Mastrévirus, transmis par cicadelles et responsables de nombreuses maladies sur cultures en Afrique et dans les îles de l’océan Indien. Nos travaux ont porté sur le développement d’une approche de métagénomique ciblant les virus à petits génomes à ADN circulaire dénommée RCA-RA-NGS. Cette approche repose sur l'amplification en cercle roulant, le marquage des amplicons par PCR aléatoire permettant un multiplexage allant jusqu’à 1200 échantillons et le séquençage haut débit Illumina avant classification des lectures obtenus par recherche de similarité et placement phylogénétique. L’analyse de près de 3000 échantillons représentant 30 espèces de Poaceae a permis de démontrer que 18 de ces espèces et globalement 8 % des plantes évaluées étaient infectées par des mastrévirus. Outre la découverte d'espèces de mastrévirus non décrites auparavant, nos résultats fournissent une vue exhaustive du réseau d'association mastrévirus-hôte au sein d'un agro-écosystème. La topologie de ce réseau suggère (1) l’imbrication des gammes spécialistes dans celles des généralistes mais l’absence de modularité, (2) des hôtes agissant comme des carrefours viraux et (3) la présence de recombinaison.

Viruses’ ubiquity, abundance and diversity have highlighted that they are naturally embedded into global ecosystems. In order to better understand how they interact, adapt and evolve, it is essential to study them at the ecosystem scale, particularly at the agro-ecosystem scale where the promiscuity between wild and cultivated ecosystems facilitates new interactions favouring the emergence of new viral variants. This study focused on phytoviruses of the genus Mastrevirus, transmitted by leafhoppers and responsible for many crop diseases in Africa and the Indian Ocean islands. Our work focused on the development of a metagenomic approach called RCA-RA-NGS targeting viruses with small circular DNA genomes. This approach is based on rolling-circle amplification step followed with amplicons tagging using random PCR allowing multiplexing of up to 1200 samples and Illumina high-throughput sequencing before classification of the reads obtained by similarity search and phylogenetic placement. The analysis of nearly 3000 samples representing 30 species of Poaceae showed that 18 of these species and globally 8% of the evaluated plants were infected by masteviruses. In addition to the discovery of previously undescribed mastrevirus species, our results provide a comprehensive view of the network of mastrevirus-host association within an agro-ecosystem. The topology of this network suggests (1) no modularity and only nestedness of specialists host ranges with those of generalists, (2) hosts acting as viral hub and (3) the presence of recombination.