Projet H2020 MelonMixVir : Infections virales mixtes chez le melon : maladie, transmission vectorielle, suppression du silençage de l'ARN et défense de la plante
- Taper Projet
- État Rempli
- Exécution 2015 -2017
- Budget alloué 170.121,6 €
- Portée Europeo
- Principale source de financement H2020
- Site Web du projet MelonMixVir
L’objectif du projet était de comprendre le MVI chez le melon et d’explorer les moyens d’interférer avec les étapes essentielles pour réduire les dommages. Pour atteindre ces objectifs, nous avons analysé un MVI utilisant des plants de melon sensibles infectés par CYSDV et WMV. Le mécanisme de défense du virus chez les plantes consiste à inhiber le silençage de l'ARN grâce à l'activité de protéines qui bloquent ou réduisent ce mécanisme de défense. Ces protéines virales, suppresseurs de silençage d'ARN (RSS), jouent un rôle essentiel lors de l'infection des plantes.
Dans un premier temps, nous avons développé un protocole pour infecter les plantes en utilisant les vecteurs naturels du CYSDV et du WMV, respectivement l’aleurode et le puceron, et pour obtenir le MVI. Nous avons ensuite surveillé les symptômes d’infection en comparant les plantes présentant des infections simples et mixtes, et avons prélevé des échantillons tous les 12 jours jusqu’à 60 jours d’infection pour comparer les niveaux de virus. Nos observations ont indiqué que les plantes atteintes de MVI étaient plus affectées que celles atteintes de SVI. Cependant, après 60 jours, les plantes infectées par le MVI ont montré une guérison des symptômes de la maladie par rapport aux plantes infectées par le WMV (voir image). La quantification du virus a révélé que la quantité de CYSDV était toujours plus élevée dans les plantes présentant une infection mixte. En revanche, le WMV s'est comporté de manière opposée (WMV plus faible chez les plantes présentant une infection mixte).
Ensuite, nous avons étudié la transmission du virus pour déterminer si elle est modifiée lorsque les insectes acquièrent des virus à partir de plantes infectées de manière unique ou mixte. À cette fin, nous permettons aux insectes d’acquérir le SVI ou le MVI (les aleurodes et les pucerons transmettent le CYSDV et le WMV) à partir des plantes et de transmettre le virus aux plantules de melon saines (transmission primaire). Nous avons également réalisé une transmission secondaire où les plantes réceptrices étaient pré-infectées par un virus (les pucerons transmettaient le WMV aux plantes infectées par le CYSDV et vice versa), pour voir si la présence d'un virus inhibait l'arrivée du second. Dans la transmission primaire et secondaire, il n’y avait aucune différence dans le taux de transmission du CYSDV lorsque les aleurodes étaient acquises sur des plantes présentant une infection simple ou mixte. Cependant, à notre grande surprise, dans le cas de la transmission du WMV, nous avons observé un taux de transmission plus élevé lorsque les pucerons étaient acquis sur des plantes présentant une infection mixte. Ce résultat était inattendu, car la quantification du virus a montré que la quantité de WMV diminue dans les plantes atteintes de MVI par rapport aux plantes atteintes de SVI. Autrement dit, dans les plantes atteintes de MVI, la quantité de WMV est plus faible, mais le taux de transmission du virus est plus élevé lorsque cette plante est la plante source. Actuellement, les membres du groupe mènent des expériences complémentaires pour mieux élucider ces résultats.
Enfin, nous avons étudié s’il y avait une interaction ou une relation entre le RSS des deux virus pendant le MVI. Dans un premier temps, nous avons confirmé l’activité RSS des protéines décrites pour chaque virus, puis nous avons réalisé des expériences de localisation subcellulaire qui ont mis en évidence une colocalisation de certaines de ces protéines au sein de la cellule végétale.
Pour atteindre l’objectif le plus important de la recherche scientifique, les résultats obtenus ont été diffusés à la fois à la communauté scientifique et au grand public. Ils ont été présentés lors de cinq réunions scientifiques (nationales et internationales) et régulièrement lors des séminaires internes de l'institut d'accueil. En ce qui concerne le grand public, diverses initiatives ont été menées pour rapprocher la science de la société et six activités de sensibilisation ont été réalisées.
Comme tous les êtres vivants, les plantes sont sujettes aux attaques de divers agents pathogènes (bactéries, champignons et virus) qui causent d’énormes pertes dans l’agriculture mondiale.
Les virus sont l’un des stress biotiques les plus dommageables pour les cultures. Dans la nature, les infections virales uniques (IVU) provoquent généralement des symptômes légers ou inexistants, ce qui facilite leur propagation par la dispersion de plantes infectées asymptomatiques. En revanche, dans les infections virales mixtes (IVM), probablement les plus courantes, la plante est infectée simultanément par deux ou plusieurs virus. Cela peut conduire à des effets synergiques, la maladie résultante présentant des symptômes plus intenses que dans le cas des infections urinaires. Un contrôle efficace de ces maladies virales nécessite des informations épidémiologiques sur leur propagation (environ 80 % de tous les virus végétaux sont transmis par des insectes vecteurs). De plus, les IVM peuvent modifier les paramètres de dissémination du virus en modifiant les interactions virus-vecteur-hôte.
Dans certains cas, l’importance des IVM est bien connue, par exemple dans le cas de la maladie virale de la patate douce (MVP), mais dans de nombreux autres cas, les connaissances limitées disponibles rendent difficile l’évaluation du risque qu’elles représentent. Les cucurbitacées comme le melon sont un bon exemple de cette situation : malgré l’incidence fréquente des infections virales mixtes (IVM) (comme le démontrent de récentes études sur le terrain), seules quelques études complètes ont été lancées sur cette culture à ce jour.
Une compréhension plus approfondie des mécanismes impliqués dans les IVM permettrait de minimiser leurs effets négatifs sur diverses cultures dans le monde, d’augmenter la productivité et d’éviter les pertes, ce qui se traduirait par des avantages économiques directs pour la société.
MelonMixVir a relevé le défi phytosanitaire posé par l'IVM dans une culture de la plus haute importance en Europe : le melon. L’objectif principal était de fournir des conseils scientifiques pour minimiser les dommages causés par l’IVM dans les melons, dans le but d’améliorer la production et la qualité de cette culture et, par conséquent, les avantages économiques pour l’Europe. Nous avons proposé une analyse systématique des pathosystèmes combinant hôtes, virus et vecteurs pour explorer les effets de leurs interactions.
Les objectifs généraux de MelonMixVir étaient les suivants : 1) Pathologie des infections mixtes : déterminer la gravité et l'étendue d'une infection mixte chez le melon et rechercher des mesures proactives favorisant le contrôle du virus et des solutions possibles pour minimiser ses dommages ; 2) Entomologie et transmission vectorielle : analyse de la transmission du virus par les insectes vecteurs (pucerons/aleurodes) lors de la GIV afin de fournir des conseils et des approches pratiques pour contrôler la dissémination du virus ; 3) Biologie moléculaire et résistance : déterminer le rôle du système de défense virale qui agit lors de l'IVM chez le melon et qui pourrait moduler la réponse de résistance des plantes hôtes.
Nous concluons que, dans le cas de l'IMV dans les plants de melon causé par le WMV (virus de la mosaïque de la pastèque) et le CYSDV (virus du nanisme des cucurbitacées), il existe probablement une synergie où le WMV bénéficie de la présence du CYSDV (au moins dans la transmission). La quantité relative de chaque virus est modifiée par la présence de l’autre, ce qui indique qu’ils interagissent d’une manière ou d’une autre au sein de la plante.
MelonMixVir s'attaque aux infections virales mixtes dans les plants de melon. Les virus pathogènes sont collectivement responsables de pertes économiques importantes dans le monde entier, mais la plupart des études de virologie végétale sont menées avec quelques virus individuels, tandis que les cas fréquents d’infections mixtes sont clairement sous-représentés. En revanche, des effets synergétiques graves peuvent survenir dans des infections mixtes, même entre des virus qui provoquent des symptômes légers ou inexistants lorsqu’ils sont présents seuls. Par conséquent, le manque de connaissances sur les infections multiples rend l’évaluation des risques difficile dans de nombreuses cultures. Par exemple, chez les cucurbitacées, seules quelques études abordent cette situation, même si des enquêtes récentes montrent la fréquence des infections mixtes. L’objectif principal de MelonMixVir est de combler cette lacune en fournissant de nouvelles connaissances et des conseils scientifiques pour minimiser les dommages causés par les virus dans les melons, améliorant ainsi la production et la qualité, et augmentant les avantages économiques pour l’Europe. À cette fin, nous visons à explorer les similitudes potentielles des plants de melon co-infectés par le potyvirus (WMV) + crinivirus (CYSDV) avec le pathosystème similaire plus connu entraînant la maladie virale de la patate douce (SPVD). L'analyse comparative se concentrera sur plusieurs étapes, notamment la transmission par des insectes vecteurs (pucerons et aleurodes), les mécanismes de défense des plantes (basés sur le silençage de l'ARN) et les réponses des agents pathogènes (via l'action des suppresseurs du silençage de l'ARN). Des approches issues de la virologie, de l’entomologie et de la biologie moléculaire seront utilisées pour mieux comprendre les différents processus. Ce projet ambitieux vise à compléter l’expérience de la candidate, lui permettant d’évoluer dans une carrière de phytopathologiste. Les résultats comprennent la conception de nouvelles stratégies de gestion et des recommandations pour réduire les dommages causés par les virus. Le travail sera réalisé en collaboration directe avec une organisation partenaire, l'entreprise semencière privée Semillas Fitó, pour atteindre l'objectif de fournir une application pratique claire aux connaissances générées.
À notre connaissance, il s’agit de la première étude à aborder le MVI chez le melon de manière systématique et contrôlée. Nous espérons que ces résultats aideront à déchiffrer le MVI non seulement dans les melons mais aussi dans d’autres cultures. Les outils développés pour gérer la population d’insectes seront sans aucun doute très utiles pour les travaux futurs portant sur des problèmes similaires. Les résultats de la transmission peuvent également être d’une grande valeur pour contrôler la propagation du virus sur le terrain (comme le contrôle de la population d’aleurodes pour tenter de minimiser la présence de CYSDV et, par conséquent, la présence de plantes infectées mixtes).
Les résultats obtenus ici constituent la base de la production de plants de melon présentant des caractéristiques de résistance aux virus améliorées. Cela aura un impact positif direct sur l’économie européenne en améliorant la compétitivité du secteur et bénéficiera à la société en permettant la production, et par conséquent la consommation, de fruits de meilleure qualité. De plus, les utilisations potentielles et la valeur commerciale des outils générés peuvent être étendues à d’autres cultures, élargissant l’impact des résultats de MelonMixVir au-delà des limites d’une seule culture et d’une seule zone géographique.
- CENTRE DE RECERCA EN AGRIGENOMICA CSIC-IRTA-UAB-UB (CRAG-CERCA)
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