Partenaires et rôle dans le cycle viral des différentes formes de la protéine RT du Cucurbit aphid-borne yellows virus

Partners and role in viral cycle of the different forms of Cucurbit aphid-borne yellows virus RT protein

• Auteur / Autrice : Sylvaine Boissinot
• Direction : Véronique Brault
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 15/02/2013
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Santé de la vigne et qualité du vin (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Christophe Ritzenthaler
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hervé Lecoq
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Sylvie German-Retana, Christophe Brugidou

Mots clés

Mots clés contrôlés

Phytovirus

Phloème

Protéines virales

ADN viral

Pucerons -- Vecteurs de maladies

Mots clés libres

Polérovirus

Phloème

Mouvement du virus

Poleroviruses

Companion cell eDNA library

Yeast two hybrid

Virus movement

Readthrough protein

Phloem

Résumé

Les polérovirus infectent de nombreuses plantes d’intérêt économique telles que la pomme de terre, la betterave à sucre et les cucurbitacées. Ces virus icosaédriques renferment un ARN simple brin et leur capside est constituée d’une protéine majeure (CP) et d’un composant mineur (RT*) localisé à la surface des virions. Ces virus sont restreints aux cellules du phloème dans lesquelles ils se multiplient et se déplacent. Les protéines CP et RT sont essentielles à la dissémination du virus par le puceron vecteur et à son mouvement dans la plante. L’objectif de cette étude a consisté à identifier dans les cellules du phloème, les protéines associées aux virions susceptibles d’intervenir dans le cycle viral en criblant une banque d’ADNc de cellules compagnes (CC) d’A. thaliana avec les protéines de structure ou des domaines protéiques du CABYV. Quatre gènes codant pour une protéine Heat Shock (HSP), la profiline 3 (PRF3) une glysosyl hydrolase ; et la protéine « Response to low sulfur 3 » ont été identifiés. Tous ces gènes candidats interagissent avec le domaine RTC-ter du CABYV et avec la protéine RT* pour la protéine HSP. En plus de ces gènes candidats, je me suis intéressée à la protéine ALY, identifiée au laboratoire, au cours du criblage d’une banque d’ADNc de puceron entier avec les deux protéines de structure du Turnip yellows virus (un autre polérovirus). Cette protéine possède quatre orthologues chez Arabidopsis susceptibles d’être impliquées dans le mécanisme de gene silencing mis en place contre le Tomato Bushy Stunt Virus. Les protéines ALY sont donc des candidats intéressants et j’ai montré une interaction entre les protéines de structure du CABYV et du TuYV et les quatre orthologues d’Arabidopsis. L’implication de ces gènes candidats n’a pas pu être confirmée à ce jour dans des mutants knock-out d’arabidopsis. Les résultats complexes obtenus pour le candidat PRF3 au cours des analyses de validation fonctionnelle, m’a conduit à étudier l’interaction entre ce candidat et le domaine RTC-ter du CABYV in planta par FLIM mais aucune interaction n’a pu être confirmée à ce jour. Tous les candidats isolés lors du criblage de la banque d’ADNc de CC interagissant avec le domaine RTC-ter du CABYV, ce travail m’a conduit à analyser le rôle dans le cycle viral de ce domaine et de la protéine RT (sous sa forme complète ou dépourvue du domaine RTC-ter), en étudiant l’accumulation de ces mutants dans les plantes et le clivage de la protéine RT. Tout d’abord, afin de localiser précisément le site de clivage de la protéine RT, des mutants ponctuels dans la zone de clivage ont été réalisés ce qui a permis de montrer que la structure secondaire de la protéine est importante pour son clivage. Puis, afin d’analyser le rôle du domaine RTC-ter dans le cycle viral, j’ai obtenu par délétion, un mutant n’exprimant plus ce domaine. Ce mutant synthétise uniquement la protéine RT tronquée, forme des particules virales semblables au virus sauvage et est transmissible par puceron. Par contre, de façon surprenante, ce mutant est incapable d’envahir les feuilles non-inoculées d’une plante. Ce résultat suggère que les deux formes de la protéine RT (complète et tronquée) sont indispensables au mouvement à longue distance du virus et nous proposons un modèle dans lequel le domaine C-terminal de la protéine RT agit en trans sur la particule virale pour promouvoir le mouvement du CABYV à longue distance.

Poleroviruses infect a wide range of cultivated plants such as potatoes, sugar beet and plants of Cucurbitaceae family. These viruses are restricted to phloem tissue where they replicate in nucleated cells and translocate over long distances through sieve elements. Polerovirus capsid is composed of the major coat protein (CP) and of a minor component referred to as the readthrough (RT*) protein and exposed at the outside of the particles. CP and RT proteins are essential for virus movement and transmission by aphids. The aim of this study is to identify phloem proteins interacting with viral proteins and potentially involved in viral cycle, by screening an A. thaliana companion cell (CC) cDNA library with structural proteins or protein domains of CABYV. Four genes encoding for a heat shock protein (HSP), a profilin (PRF3), a glycosyl hydrolase and the protein ”Response to low sulfur ” (LSU3) were identified and interact with the C-terminal part of the RT protein (RTC‑ter) and with the RT* protein for the HSP. An additional gene encoding for the protein ALY, identified in the laboratory, by screening an aphid cDNA library with structural proteins of the Turnip yellows virus (another polerovirus) was studied. This protein has four orthologues in Arabidopsis, involved in the gene silencing mechanism against Tomato Bushy Stunt Virus. Here we show that CABYV and TuYV structural proteins interact with the four orthologues of Arabidopsis. Involvement of these candidate genes was not confirmed in Arabidopsis knock-out mutants. In functional experiments, ambiguous results were obtained with PRF3 arabidopsis mutants, and this lead me to study the interaction between PRF3 protein CABYV RT c-ter domain by FLIM, but no interaction was found so far. As all candidat interact with the RTC-ter domain, we studied more precisely the role of this domain in the viral cycle and the role of the complete RT protein. We studied the in vivo RT protein processing and its consequences on systemic movement of CABYV mutants. Using a collection of point mutations introduced in the central domain of the CABYV RT protein, we approached the site of the RT processing and proposed that this process is affected by the secondary structure around the cleavage site. We also reported for the first time the generation of a polerovirus mutant able to synthesize only the RT* protein and to incorporate it into the particle. This mutant was unable to move systemically. Conversely another mutant producing a full-length RT protein impaired in correct processing and incorporating a shorter version of the RT* protein showed very weak systemic infection. These data are strongly in favor of a role of both RT proteins in efficient CABYV movement. An inefficient virus transport was still maintained in the absence of RT proteins suggesting an RT-independent movement pathway. Based on these results, we propose a model for CABYV long-distance transport in which the complete RT protein, or its C-terminal part, acts in trans on wild-type virions to promote their efficient long-distance transport.