Etude de l'activation de la transmission du Turnip mosaic virus par pucerons

Study of Turnip mosaic virus transmission activation by aphids

• Auteur / Autrice : Edwige Berthelot
• Direction : Stéphane Blanc, Martin Drucker
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des interactions
• Date : Soutenance le 29/11/2018
• Etablissement(s) : Montpellier, SupAgro
• Ecole(s) doctorale(s) : GAIA (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie et Génétique des interactions Plantes-parasites pour la Protection Intégrée/UMR BGPI Montpellier (Montpellier ; 1999-2020)
• Jury : Président / Présidente : Isabelle Jupin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Blanc, Martin Drucker, Isabelle Jupin, Juan José López-Moya, Christophe Robaglia, Mylène Ogliastro, Cécile Desbiez, Mounia Khelifa
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Juan José López-Moya, Christophe Robaglia

Mots clés

Mots clés libres

Virus non-Circulant

Activation de la transmission

Facteur assistant

Puceron

Non-Circulative virus

Transmission activation

Helper component

Aphid

Résumé

Beaucoup de virus de plante sont transmis selon le mode non-circulant par vecteurs hémiptères, souvent des pucerons. Ce mode de propagation répand les virus très rapidement d’un hôte à l’autre, ce qui cause d’innombrables dégâts sur de nombreuses cultures d'intérêt agronomique. Actuellement, le manque de connaissances sur leur processus de transmission constitue un frein pour le développement de méthodes de lutte efficaces. Récemment, des résultats ont montré qu’un virus modèle, le Cauliflower mosaic virus (CaMV, genre Caulimovirus), répond à l'arrivée de son vecteur puceron en formant, à ce moment précis et de manière réversible, des complexes transmissibles du virus, obligatoire pour son acquisition par le puceron. Ce phénomène extraordinaire nommé « activation de la transmission (AT) » contrôle l’acquisition du virus et donc sa transmission. Il constitue une découverte majeure pour la transmission non-circulante et ouvre de nombreuses perspectives de recherche dont celle d’élargir ce phénomène à autres virus pour savoir si l’AT est un phénomène généralisé dans la propagation des virus.Dans cette optique, nous nous sommes intéressés à un virus non apparenté au CaMV, le Turnip mosaic virus (TuMV), un Potyvirus, également transmis par pucerons. La transmission du TuMV dépend de l’interaction directe de la particule virale et de la protéine virale facteur assistant de la transmission (HC-Pro). En effet, HC-Pro doit former avec la particule un complexe transmissible, seule forme du virus pouvant être acquis par le vecteur. Nos résultats montrent que le TuMV utilise l’AT et qu’elle est dépendante de la présence d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) et de la signalisation calcique. L’AT du TuMV est corrélée avec la formation d’oligomères par ponts disulfures de HC-Pro et avec la formation des complexes transmissibles HC-Pro/particules virales dans les cellules végétales. Notre analyse pharmacologique a montré que l’AT du CaMV dépendait également de la présence des ROS et de la signalisation calcique. Ces deux voies de signalisation sont donc impliquées dans les étapes présumées précoces de l’AT du CaMV et du TuMV. Des expériences avec d’autres composés ont mis en évidence que les étapes suivantes de l’AT sont différentes pour les deux virus. Une recherche d’éliciteurs de l’AT a été initiée mais n’a pour l’instant pas permis d’en identifier un.Ces résultats ont mis en évidence l’existence de l’AT pour un deuxième genre de virus non-circulant, suggérant qu’il pourrait s’agir d’un mode de transmission général. Ces nouvelles données ouvrent, d’un point de vu appliqué, de nouvelles perspectives pour les stratégies de lutte, visant à interrompre spécifiquement le processus de l’AT.

Many plant viruses are transmitted in non-circulative manner by hemipteran vectors, often aphids. This transmission mode spreads viruses very quickly from one host to another and thereby causes countless damage on many crops of agronomic interest. Currently, the lack of knowledge about their transmission process is a hindrance to the development of effective control methods. Recently, results have shown that the model virus, Cauliflower mosaic virus (CaMV, genus Caulimovirus), responds to the arrival of aphid vectors by forming, at this time and reversibly, virus transmissible complexes, obligatory for the acquisition by the aphid. This extraordinary phenomenon called "transmission activation (TA)" controls the virus acquisition and thus its transmission. It’s a major discovery in non-circulative transmission and opens many research perspectives including expanding this phenomenon to other viruses to see if TA is a widespread phenomenon in the viruses propagation.Having this in mind, we are interested to study a virus unrelated to CaMV, Turnip mosaic virus (TuMV), a Potyvirus, also transmitted by aphids. The TuMV transmission depends on the direct interaction of the virus particle and the viral helper component protease (HC-Pro). Indeed, HC-Pro must form with the virus particle a transmissible complex, the only form of virus that can be acquired by the vector. Our results show that TuMV uses TA and that its TA depends on the presence of reactive oxygen species (ROS) and on calcium signaling. TuMV TA is correlated with the formation of HC-Pro disulfide bond mediated oligomers and the formation of HC-Pro transmissible complexes HC-Pro / viral particle in plant cells. Our pharmacological analysis showed that CaMV TA also depends on the presence of ROS and calcium signaling. These two signaling pathways are therefore involved presumably in the early stages of CaMV and TuMV TA. Experiments with other compounds have shown that the following steps of TA are different for the two viruses. A search for elicitors of the TA has been initiated but has not been successful yet.These results provide evidence of the existence of TA for a second genus of non-circulative virus, suggesting that this might be a general transmission mode. These new data open, from an applied point of view, new perspectives for control strategies, aimed at specifically interrupting the TA process.