Soutenance mémoire
Elargissement aux virus à ADN simple brin circulaire
Les bégomovirus du Sud-Ouest de l’océan Indien : un Melting Pot viral
Les premières études concernant la diversité des begomovirus dans les îles du SudOuest de l’océan Indien (South West Indian Ocean ou SWIO) ont permis la mise en évidence de nouvelles espèces virales tout en montrant que la recombinaison avait largement participé à la création de la diversité observée (Delatte et al., 2005b). Cette étude ainsi que de nombreuses autres ont mis en évidence une diversité virale jusqu’à lors inattendue, ce qui a même permis au Begomovirus de détrôner les Potyvirus au rang de genre de phytovirus présentant le plus d’espèce (Fauquet et al., 2008). Si on ne peu comparer directement le nombre d’espèce de genres viraux différents, sachant que les seuils de distinction taxonomique et les contraintes virales ne sont pas les mêmes, cet exemple illustre néanmoins les avancées importantes réalisées ces dernières années dans la découverte de la diversité des bégomovirus.
Bien évidemment, ces nouvelles descriptions virales sont imputables au regain d’intérêt pour ce genre viral du fait de l’implication des bégomovirus dans la plupart des nouvelles maladies virales émergentes dans le monde. Un nombre très important d’études a ainsi permis de décrire un peu plus les contours de la diversité en bégomovirus, en identifiant très souvent la présence de tel ou tel évènement de recombinaison au sein des nouvelles séquences virales obtenues. Il était dès lors indispensable de décrire ces complexes viraux à une plus large échelle et d’avoir une meilleure compréhension de la distribution des évènements de recombinaison.
A partir d’échantillons collectés entre 2002 et 2005 sur des plantes cultivées dans les différentes îles du Sud-Ouest de l’océan Indien (archipel des Comores, Madagascar et archipel des Seychelles), nous avons obtenus 14 nouvelles séquences virales de bégomovirus, constituant une diversité jusqu’à lors non décrite, puisque 7 nouvelles espèces ont pu être décrites à partir de ces échantillons.
La reconstruction phylogénétique réalisée à partir des nouvelles séquences de bégomovirus SWIO obtenues ainsi que celles disponibles dans les bases de données mondiales (GenBank-EMBL DDJP) montre que ces virus sont associés au groupe « Africain-Méditerranéen » des bégomovirus monopartites et bipartites et qu’ils présentent une origine polyphylétique. Néanmoins, la majorité des espèces virales SWIO sont associées au sein d’un même groupe phylogénétique au sein duquel se retrouve également des virus bipartites. Ce regroupement suggère que la plupart de ces virus sont apparentés et qu’ils ont vraisemblablement étés isolés des autres populations de bégomovirus durant une longue période. D’autre part, le regroupement de ces virus monopartites avec des virus bipartites suggère une origine commune à tous ces virus, avec soit la perte de l’ADN B par les virus monopartites, soit l’acquisition de l’ADN B par les virus bipartites. Le regroupement de ces virus suggère que plutôt qu’une structuration génétique liée à l’hôte, les premières radiations de virus se sont effectuées suivant l’origine géographique, avec pour résultat l’émergence de virus capables d’infecter différentes espèces de plantes cultivées à partir d’un probable ancêtre commun.
L’importante divergence entre séquences virales identifiées à partir de plantes hôtes cultivées (ici originaires du Nouveau Monde, hôtes secondaires) suggère l’existence d’une diversité virale encore plus grande au sein des plantes indigènes réservoirs. Ces résultats soulignent la nécessité de réaliser un échantillonnage de grande envergure sur les plantes hôtes primaires dans le but d’appréhender toute la diversité des bégomovirus de la sous région et d’estimer ainsi un le risque potentiel pour l’agriculture régionale. La question de l’existence actuelle de ces populations virales en sympatrie ou en allopatrie au sein des plantes indigènes réservoirs reste ouverte.
L’étude de la recombinaison réalisée à partir de séquences décrites ici, ainsi qu’un jeu de donnée représentant l’ensemble de la diversité disponible des bégomovirus (hormis ceux du nouveau monde plus divergents) a souligné une fois de plus la présence d’un grand nombre de recombinaison. Au-delà de décrire une nouvelle fois la présence de séquences recombinantes, nous avons à l’aide de tests statistiques démontré la distribution non-aléatoire des évènements de recombinaison sur le génôme des bégomovirus avec la présence de points chauds (hot spot) et de points froids (cold spot) de recombinaison. Les cold spots de recombinaison se retrouvent principalement au sein du gène de la protéine de capside alors que les hot spots de recombinaison sont localisés au niveau des zones non codantes ainsi que des ORF de sens complémentaire. Ce travail, ainsi que d’autres études publiées à la même époque (Garcia-Andres et al., 2007b; Owor et al., 2007) ont permis d’avancer des hypothèses sur une possible origine mécanistique des évènements de recombinaison. Des conflits entre des complexes de réplication de l’ADN viral et de transcription des ORFs complémentaires (Jeske et al., 2001), qui évoluent en sens contraire, entraîneraient la formation de réplicons partiels. Ceux-ci interviendraient dans la réplication dépendante de la recombinaison (RDR). En présence de virus d’origines différentes, il y aurait alors création de recombinants. Ces prédispositions biochimiques liées à la réplication et à la transcription du virus entraîneraient une augmentation de la recombinaison des ORF de sens complémentaire et expliquerait en partie la très grande capacité de recombinaison des bégomovirus. L’association de ces raisons mécanistiques et de la sélection opérant sur les recombinants créés expliquerait les profils de recombinaison observés.
En soulignant l’extraordinaire diversité des virus des îles de l’océan Indien, des détails des histoires évolutives ont été mis en avant. La diversité observée des virus de la région sur des plantes hôtes secondaires originaires du Nouveau Monde (Varsani et al., 2008) souligne la nécessité de réaliser un échantillonnage plus large sur les îles SWIO ainsi que sur la côte Est Africaine. Malgré tout, notre étude a permis (1) de démontrer le rôle essentiel de la recombinaison dans l’évolution de ce genre viral et (2) d’avancer des hypothèses fortes sur la manière dont ce phénomène semble se produire.
Begomovirus ‘melting pot’ in the south-west Indian Ocean islands: molecular diversity and evolution through recombination
During the last few decades, many virus species have emerged, often forming dynamic complexes within which viruses share common hosts and rampantly exchange genetic material through recombination. Begomovirus species complexes are common and represent serious agricultural threats. Characterization of species complex diversity has substantially contributed to our understanding of both begomovirus evolution, and the ecological and epidemiological processes involved in the emergence of new viral pathogens. To date, the only extensively studied emergent African begomovirus species complex is that responsible for cassava mosaic disease. Here we present a study of another emerging begomovirus species complex which is associated with serious disease outbreaks in bean, tobacco and tomato on the south-west Indian Ocean (SWIO) islands off the coast of Africa. On the basis of 14 new complete DNA-A sequences, we describe seven new island monopartite begomovirus species, suggesting the presence of an extraordinary diversity of begomovirus in the SWIO islands. Phylogenetic analyses of these sequences reveal a close relationship between monopartite and bipartite African begomoviruses, supporting the hypothesis that either bipartite African begomoviruses have captured B components from other bipartite viruses, or there have been multiple B-component losses amongst SWIO virus progenitors. Moreover, we present evidence that detectable recombination events amongst African, Mediterranean and SWIO begomoviruses, while substantially contributing to their diversity, have not occurred randomly throughout their genomes. We provide the first statistical support for three recombination hot-spots (V1/C3 interface, C1 centre and the entire IR) and two recombination cold-spots (the V2 and the third quarter of V1) in the genomes of begomoviruses
|
Table des matières
Introduction
Chapitre I
Le TYLCV-Mld et le TYLCV-IL sur l’île de La Réunion : une association de malfaiteurs
Article 1 : Lefeuvre, P., Hoareau, M., Delatte, H., Reynaud, B. and Lett, J.M. (2007). A multiplex PCR method discriminating between the TYLCV and TYLCV-Mld clades of tomato yellow leaf curl virus. J Virol Methods 144, 165-8.
Article 2 : Lefeuvre, P., Becker, N., Vincent, C., Hoareau, M., Brient, L., Thierry, M., Boutry, S., Delatte, H., Reynaud, B. and Lett, J.M. (En preparation). Rapid displacement and mixed infection as a result of direct interaction between strains of TYLCV presenting differential severity in a tropical insular environment.
Chapitre II
Les bégomovirus du sud ouest de l’océan Indien : un Melting Pot viral
Article 3 : Lefeuvre, P., Martin, D.P., Hoareau, M., Naze, F., Delatte, H., Thierry, M., Varsani, A., Becker, N., Reynaud, B. and Lett, J.M. (2007). Begomovirus ‘melting pot’ in the south-west Indian Ocean islands: molecular diversity and evolution through recombination. J Gen Virol 88, 3458-68.
Chapitre III
La recombinaison et l’évolution des bégomovirus : forces et contraintes
Article 4 : Lefeuvre, P., Lett, J.M., Reynaud, B. and Martin, D.P. (2007). Avoidance of protein fold disruption in natural virus recombinants. PLoS Pathog 3, e181.
Chapitre IV
Elargissement aux virus à ADN simple brin circulaire
Article 5 : Lefeuvre, P., Lett, J.M., Varsani, A. and Martin, D.P. (En preparation). Widely conserved recombination patterns amongst single stranded DNA viruses and their satellites.
Discussion générale
Références
Annexes
Matériels supplémentaires des différents article.
Télécharger le rapport complet
