Projet ANR-14-CE02-0014 – Nano : Exploration de la biologie des virus multipartite
Programme : Comprendre et prévoir les évolutions de l'environnement (DS0101) 2014
Année de financement : 2014
Coordinateur du projet : Monsieur Stéphane Blanc (Institut National de la Recherche Agronomique Centre de Montpellier)
Partenaires : Laboratoire public; Laboratoire public
Montant : 397303.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 60 mois
Résumé : Trois grandes catégories d’organisation de la structure des génomes viraux peuvent être distinguées, indépendamment du fait qu’il s’agisse de virus à AND ou ARN. Les virus “monopartites” ont un seul chromosome qui porte la totalité de l’information génétique, encapsidé dans une particule virale unique. Les virus « segmentés » possèdent plusieurs chromosomes qui sont tous encapsidés ensemble dans une particule virale unique. Enfin, les virus « multipartites » ont aussi plusieurs chromosomes (de 2 à 10 suivant les espèces), mais qui sont encapsidés individuellement dans des particules virales distinctes. Les virus multipartites sont très fréquents chez les plantes, où ils sont responsables de maladies de nombreuses cultures partout dans le monde. Ils sont aussi fréquents chez les champignons et ont récemment été décrits chez certains insectes.
Du fait de la compartimentation de l’information génétique dans des particules virales distinctes, le fonctionnement du génome des virus multipartites est intimement lié à celui de leurs populations. Des approches théoriques ont prédit des avantages pour de tels systèmes biologiques, comme par exemple une plus grande stabilité, une réplication plus rapide et une recombinaison accrue pour cet ensemble de segments génomiques. Les inconvénients seraient eux liés à une très faible probabilité d’infecter une nouvelle cellule ou un nouvel hôte avec au moins une copie de chaque segment pour ne pas perdre d’information. Cette vision souffre malheureusement du manque flagrant de données expérimentales pour illustrer ces avantages théoriques, et même les coûts qui paraissent si évidents.
Nous avons démontré que le Faba bean necrotic stunt virus (FBNSV, Famille Nanoviridae) contrôle la fréquence relative de chacun de ses huit segments génomiques de manière très reproductible, certains segments étant toujours fréquents et d’autres rares. Le pattern des fréquences des huit segments ainsi obtenu durant l’infection d’une plante est dénommé « formule génomique ». Cette découverte révèle un avantage potentiel dans ces systèmes multipartites, qui serait la capacité de contrôler spécifiquement le nombre de copies de chacun des gènes viraux. En corolaire, ce contrôle spécifique de la fréquence des segments engendre une situation de coût maximum, notamment liée à une chance accrue de perdre les segments rares.
Nous proposons un programme de recherche expérimental pour étudier les relations entre les fréquences relatives des différents segments génomiques et la génétique/dynamique des populations des virus multipartites, sur le modèle FBNSV. Nous étudierons : 
i) Le lien entre la formule génomique et la régulation de l’expression des gènes et du phénotype viral (accumulation, agressivité, transmission par pucerons vecteurs)
ii) La distribution des différents segments génomiques au niveau cellulaire, de manière à vérifier si tous les segments doivent obligatoirement être ensemble dans chaque cellule infectée, ou bien si ils peuvent être temporairement séparés à certaines étapes du cycle viral, dans la plante ou le vecteur.
iii) Le mouvement des segments génomique ADNss, ainsi que celui des ARNm correspondants et des protéines, afin de tester si la complémentation fonctionnelle entre les différents segments ne peut se faire qu’à l’intérieur d’une même cellule ou bien si elle peut aussi se faire à distance, à partir de cellules différents.
iv) La plasticité de la formule génomique en réponse à des changements de l’environnement du virus, et l’évolution de cette formule durant l’adaptation à une nouvelle espèce hôte.
Ce projet apportera des informations cruciales sur la biologie des virus multipartites. En particulier, les résultats attendus apporteront un éclairage nouveau sur les bénéfices et les coûts possibles dans ces systèmes viraux, pour lesquels plusieurs décennies d’études théoriques ont amené à la conclusion que le cadre conceptuel classique de virologie ne permet pas d’expliquer l’existence.