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UMR 1332 - Biologie du Fruit et Pathologie

UMR 1332 Biologie du Fruit et Pathologie

Equipe de Virologie végétale

Responsable : Thierry Candresse, DR1 INRA, Directeur de l’UMR 1332 BFP, thierry.candresse@inra.fr

Présentation et objectifs de recherche :

Les travaux de l’équipe de Virologie Végétale portent sur les virus phytopathogènes à ARN et, en particulier, sur les Potyvirus, genre numériquement le plus nombreux et le plus dommageable des virus infectant les plantes. L’objectif global est de mieux connaître ces agents et de mieux comprendre leurs interactions avec leurs plantes hôtes. Ceci nous permet de proposer, dans une logique de recherche translationnelle, de nouveaux outils ou de nouvelles stratégies pour lutter contre ces agents : détection et caractérisation (phytodiagnostic…), contribution à l'obtention de plantes résistantes…. 

Ces travaux pluridisciplinaires s’appuient sur les compétences complémentaires des membres de l’équipe (virologie, biologie moléculaire, biochimie, génétique et génomique, bioinformatique) et sur un large réseau de collaboration nationales et internationales. 

Axes de recherches :

Les recherches de l’équipe de Virologie Végétale sont structurées en 5 axes en interaction forte qui se renforcent et se complètent mutuellement.

1 - Etiologie, diagnostique et caractérisation d’agents ou de métagénomes viraux

Notre équipe dispose d’un savoir-faire et d’une expertise reconnue s’agissant des viroses des arbres fruitiers. Nos travaux visent à la fois à une meilleure connaissance des virus infectant ces plantes (ou d’autres plantes hôtes, souvent dans le cadre de collaborations) et au développement de nouvelles approches pour la mise en évidence, la caractérisation, la détection et l’étude de la diversité d’agents viraux.

Un développement récent concerne l’utilisation des nouvelles techniques de séquençage très haut débit. Ces approches sont développées à la fois dans une optique de diagnostic, avec en particulier la mise en place d’un plateau de diagnostic phytoviral, mais aussi pour la description du métagénome phytoviral. Nos approches de métagénomique sont conduites en milieu tempéré anthropisé (milieux agricoles) mais aussi, dans le cadre du projet ANR Evince et du projet Génoscope MetaGKer dans l’environnement contraint et non anthropisé des Iles Kerguelen.

A droite : Val Studer : un des sites d’échantillonnage du métagénome phytoviral aux Iles Kerguelen

Val Studer : un des sites d’échantillonnage du métagénome phytoviral aux Iles Kerguelen

2 - Identification de facteurs de l’hôte impliqués dans les interactions plantes-Potyvirus

Ces travaux sont conduits chez les Prunus sensibles à la sharka (Plum pox virus ou PPV) mais surtout chez la plante modèle Arabidopsis thaliana.

Nous avons en effet démontré que Arabidopsis constitue un excellent système biologique pour étudier les réponses de l’hôte aux potyvirus et pour identifier, par génétique directe ou  inverse, les gènes conférant des résistances récessives aux virus (gènes de sensibilité). L’analyse des phénotypes de réponse, qualitatifs et quantitatifs, dans les pathosystèmes Arabidopsis-PPV, Arabidopsis-LMV (Lettuce mosaic virus) ou Arabidopsis-TuMV (Turnip mosaic virus) permet d’en identifier les bases génétiques par des approches de génétique classique mais aussi, plus récemment, de génétique d’association.

Ces travaux se poursuivent au travers du projet Plant KBBE COBRA. En parallèle, des études visant à la cartographie des déterminants de la résistance quantitative au PPV chez les Prunus sensibles (abricotier, pêcher) et soutenus par le projet européen FP7 SharCo ont conduit à l’identification de marqueurs liés au locus majeur contrôlant la résistance. Ils constituent le point de départ d’un autre projet européen FP7, MARS (impliquant 9 laboratoires et 8 PME), visant à la mise en place de la sélection assistée par marqueurs chez l’abricotier, au niveau européen. Ces données ont été récemment enrichies par des approches pangénomiques chez l’abricotier (Chaire d’Excellence ANR ABRIWG), qui bénéficie par ailleurs du séquençage du génome du pêcher. Ces études d’association s’étendent actuellement au matériel sauvage abricotier et aux espèces apparentées au pêcher et amandier, matériel collecté dans le cadre du projet FP7 Marie Curie STONE.

Symptômes causés par le virus de la Sharka chez Arabidopsis thaliana. La plante de gauche est saine

Symptômes causés par le virus de la Sharka chez Arabidopsis thaliana. La plante de gauche est saine

3 - Analyse fonctionnelle des interactions moléculaires plantes-Potyvirus

Nous déployons des approches pluridisciplinaires (biologie moléculaire ou cellulaire, biochimie, génétique inverse virale…) pour analyser les mécanismes et identifier les partenaires cellulaires ou viraux qui sous-tendent l’action de facteurs de l’hôte jouant un rôle clé dans l’interaction plantes-Potyvirus.

Ces travaux sont développés sur 2 thèmes principaux, le rôle des facteurs d’initiation de la traduction eIF4E et eIF4G dans la sensibilité aux Potyvirus et l'identification de facteurs de l'hôte impliqués dans le mouvement à longue distance des Potyvirus. Le recrutement des facteurs eIF4E et eIF4G (ou leurs isoformes) apparait comme un passage obligé pour le succès de l’infection non seulement par les Potyvirus mais aussi par des virus appartenant à de nombreux autres genres viraux.

eIF(iso)4G1 mais pas eIF4G ou eIF(iso)4G2 est nécessaire au succès de l’infection par le virus de la Sharka chez Arabidopsis thaliana

eIF(iso)4G1 mais pas eIF4G ou eIF(iso)4G2 est nécessaire au succès de l’infection par le virus de la Sharka chez Arabidopsis thaliana

Représentation schématique de l’implication des différents facteurs cellulaires dans le processus d’initiation de la traduction

Représentation schématique de l’implication des différents facteurs cellulaires dans le processus d’initiation de la traduction

Nous tentons de déchiffrer le réseau complexe d’interactions entre ces facteurs cellulaires et diverses protéines virales (VPg, CI, HC-Pro) afin de comprendre leur contribution au processus d’infection. Nous analysons également les mécanismes de contournement des résistances conférées par eIF4E chez la laitue.

Les protéines virales impliquées conteniennent une proportion importante de domaines intrinsèquement désordonnés (IDDs), qui leur confèrent vraisemblablement la plasticité nécessaire leur multifonctionnalité. En utilisant le modèle potyvirus, nous cherchons à tester expérimentalement s’il existe une pression de sélection pour la conservation de ces IDDs.

4 - Développement de nouvelles stratégies de résistance antivirale - biosécurité

Cet axe de recherche vise à décliner dans la pratique les connaissances acquises sur l’identité et le fonctionnement des facteurs de l’hôte impliqués dans les interactions plantes-Potyvirus.

Il est centré sur le développement de nouvelles stratégies de résistance au virus de la Sharka chez les Prunus (pêcher, abricotier, prunier…) et est soutenu par les projets européen FP7 Sharco, Stone et MARS (coordonnés par l’équipe) ainsi que par des financements nationaux (FranceAgriMer…).Ces travaux utilisent différentes voies, depuis l’amélioration génétique classique (cartographie des déterminants de résistance pour le développement de la sélection assistée par marqueurs) à la transgénose pour la résistance, en passant par l’exploration ciblée de la diversité génétique naturelle (Ecotilling) ou induite (Tilling) des espèces sensibles.

Dans ce cadre, un développement récent est la mise en place d’une collection Tilling de plus de 3000 mutants de pêcher. Les travaux sur l’utilisation d’approches de "résistance dérivée du pathogène" par transgénose ont débouché sur la variété de prune Honeysweet résistante à la Sharka par silencing antiviral (Collaboration USDA). Les efforts actuels visent essentiellement à une meilleure connaissance des mécanismes et de l’efficacité du silencing induit par les petits ARN interférents (si et miRNAs) et de la stabilité et la durabilité des résistances à la Sharka ainsi obtenues, dans le cadre du réseau européen FP7 Interest.

Fruit de la variété de prune transgénique Honeysweet résistante à la Sharka

Fruit de la variété de prune transgénique Honeysweet résistante à la Sharka

5 - Applications nanotechnologiques des virus phytopathogènes

Le squelette protéique hautement ordonné des virus peut être exploité pour contrôler le positionnement de macromolécules dans le cadre d'applications nanotechnologiques variées telles que la conception de puces à enzymes, l'amplification de la réponse immunitaire ou la thérapie moléculaire. En collaboration avec le laboratoire d'électrochimie moléculaire de l'université Paris Diderot et le CNRS, nous développons divers "velcros moléculaires" pour contrôler la topologie de d’ordonnancement d’enzymes sur des particules de Potyvirus afin de reconstituer des cascade d'oxydo-réduction sur ces nano-structures.

Utilisation du peptide Z33 dérivé de la protéine A de la bactérie  Staphylococcus aureus pour adsorber différents types de protéines à la  surface de particules virales

Utilisation du peptide Z33 dérivé de la protéine A de la bactérie  Staphylococcus aureus pour adsorber différents types de protéines à la  surface de particules virales. Z33 interagit spécifiquement avec le  fragment constant (Fc) des anticorps. Dans la figure, Z33 (en rouge) a été fusionné à la GFP (green fluorescent protein) en vert. La GFP ou toutes autres protéines peuvent ainsi être fixées le long de la particule par l'intermédiaire de l'interaction de Z33 à un anticorps dirigé contre la surface du virus (en orange).