Allocation doctorale CIRAD-NORD 2016

Allocation Doctorale Cirad - UMR PVBMT - 2016 1
ALLOCATION DOCTORALE 2016
INTITULE DU SUJET DE THESE
Diversité et dynamique des communautés virales au sein des interfaces
agroécologiques - Le modèle épidémiologique des mastrévirus des poacées
CONTEXTE ET PROBLEMATIQUE
Les données récentes de la métagénomique suggèrent que la grande majorité des virus caractérisés
sur les cultures ne représentent qu’une faible fraction des virus infectant les plantes en général
(Malmstrom et al., 2011 ; Alexander et al., 2014). Le manque d'exhaustivité des études actuelles sur
la diversité des populations virales s’explique à la fois par le fait que la majorité des travaux de
recherche s’est focalisée sur les maladies des plantes cultivées et également par les difficultés à
identifier les éventuels symptômes associés à l'infection de plantes sauvages par des virus. En effet,
les virus ayant longuement co-évolués avec leurs plantes hôtes, provoquent très rarement des
maladies dommageables dans leurs écosystèmes naturels (Jones, 2009). Par ailleurs, dans ces
systèmes écologiques non perturbés par l'activité humaine, on considère que les interactions entre les
virus-vecteurs-plantes hôtes sont évolutivement anciennes et stables (Malmstrom et al., 2011).
Cependant, du fait des perturbations environnementales associées à l'agriculture moderne, les
équilibres virus-plantes hôtes sont souvent fortement perturbés, entrainant de nouvelles interactions
virus-vecteur-hôte-environnement, qui peuvent provoquer l'apparition de maladies qualifiées
d'émergentes (Fargette et al., 2006 ; Lefeuvre and Moriones, 2015). En outre, ces phénomènes sont
exacerbés par les activités humaines qui favorisent la proximité et la promiscuité entre les
écosystèmes naturels et cultivés au sein « d’interfaces agroécologiques » composées de plantes
cultivées, d’adventices des systèmes de cultures et de plantes non cultivées exotiques, indigènes ou
endémiques (Alexander et al., 2014). On estime aujourd'hui que la plupart de ces virus émergents
sont les « descendants » de lignées virales présentes dans des plantes « sauvages », dont certains
variants se seraient adaptés aux plantes cultivées, d’où l’importance d’étudier les communautés de
virus dans leur ensemble (Jones, 2009).
Outre nos lacunes sur la diversité des populations virales naturelles, leurs répartitions géographiques,
leurs liens phylogénétiques avec les populations virales décrites sur les plantes cultivées et leurs
pathogénicités, les données actuelles soulignent le manque de connaissances fondamentales sur la
dynamique des communautés virales à l’échelle des écosystèmes, l’écologie évolutive des virus en
général et leur capacité́ à changer d'hôte en particulier (Alexander et al., 2014 ; Malmstrom et al.,
2015). Même si la majorité des familles virales chez les plantes possède un génome à ARN, les virus
de la famille des Geminiviridae (génome à ADN) sont responsables de nombreuses maladies
émergentes à travers le monde et sur un grand nombre de cultures vivrières (manioc, maïs),
maraîchères (tomate, haricot) et économiques (canne à sucre, coton, blé). En raison de leur impact
majeur sur le rendement de nombreuses cultures et de leur relative facilité à être manipulé au
laboratoire, l’intérêt pour les virus de la famille des Geminiviridae en tant que modèle de l'émergence
virale, n’a cessé de croitre ces dernières années. Les genres Begomovirus et Mastrevirus sont ceux
qui comportent le plus grand nombre d’espèces décrites (Varsani et al., 2014). Néanmoins, les
données disponibles actuellement argumentent l’hypothèse d’une importante diversité virale encore
non décrite (Varsani et al., 2014 ; Lefeuvre et al., 2007). Ce biais dans la connaissance de leur
diversité et de leur niche biologique (gamme de plantes hôtes), ainsi que le caractère émergent de ces
virus, en font un modèle d’étude pertinent pour l’élargissement des connaissances sur la dynamique
et l’écologie évolutive des virus à l’échelle de l’ensemble des écosystèmes (naturels et cultivés) et
des interfaces agro-écologiques.

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RESUME DU TRAVAIL PROPOSE
Les recherches actuelles suggèrent que les principaux facteurs épidémiologiques associés à
l’émergence de ces maladies à géminivirus en Afrique et dans les îles du sud-ouest de l’océan Indien
(SOOI) sont (i) les invasions biologiques avec l’introduction de plantes exotiques, sensibles aux
géminivirus, dans l’aire d’origine des agents pathogènes (saut d’hôte) (Rey et al., 2012) et (ii) de
populations d’insectes vecteurs avec une gamme de plantes hôtes plus large capable d'étendre la
niche originelle des espèces virales (Thierry et al., 2011). Les travaux récents de caractérisation
moléculaire des mastrévirus des poacées cultivées et non cultivées en Afrique et dans les îles SOOI,
menés par les différentes équipes partenaires de ce projet, suggèrent l’existence à la fois d’une
importante diversité virale encore mal décrite et d’une large gamme de plantes hôtes réservoirs ou
alternatives.
Dans le cadre de ce projet de thèse, nous allons étudier la diversité, la structure et les degrés de
spécialisation des communautés de mastrévirus présent dans les écosystèmes cultivés et naturels et au
niveau des interfaces agro-écologiques, ainsi que les flux d’information génétique entre ces différents
compartiments. Cette activitée sera basée sur trois approches complémentaires. (1) Une approche de
métagénomique ciblée basée sur une nouvelle stratégie d’amplification des acides nucléiques
viraux, de marquage et de séquençage à haut débit (RCA-RA-SGS), complétée par une stratégie
classique de clonage et de séquençage Sanger des génomes complets des principaux représentants des
différentes espèces virales. (2) Une approche expérimentale basée sur la construction de clones
agroinfectieux qui permettront d’étudier leurs principaux traits biologiques (gamme d’hôte,
virulence, taux de transmission, abondance intra-plante), et d’évaluer leur potentiel évolutif en
conditions contrôlées. Enfin, (3) une approche inférentielle qui permettra d’étudier la
phylogéographie des mastrévirus africains, d’inférer leurs principales routes de dissémination et
d’analyser la nature et la dynamique des réseaux d’interactions virus-virus et virus-plante.
LISTE DES PUBLICATIONS SIGNIFICATIVES DE L’EQUIPE D’ACCUEIL
Lefeuvre P and E. Moriones (2015) Recombination as a motor of host switches and virus emergence: geminiviruses as
case studies. Current Opinion in Virology,10:14-9. [IF : 6,06]
Becker N., Rimbaud L., Chiroleu F., Reynaud B., Thébaud G. and J.-M. Lett. Rapid accumulation and low degradation:
key parameters of Tomato yellow leaf curl virus persistence in its insect vector Bemisia tabaci. Scientific Reports of
Nature, 5, 17696. [IF : 5,58]
Péréfarres F., Thébaud G., Lefeuvre P., Chiroleu F., Rimbaud L., Hoareau, M., Reynaud, B. and J.-M. Lett (2014).
Frequency-dependent assistance as a way out of competitive exclusion between two strains of an emerging virus.
Proceedings of the Royal Society B, 281, 20133374. [IF : 5,68]
De Bruyn A., Villemot J., Lefeuvre P., Villar E., Hoareau M., Harimalala M., Abdoul-Karime A., Abdou-Chakour C.,
Reynaud B., Harkins G.W., Varsani A., Martin D.P. and J.-M. Lett (2012). East African cassava mosaic-like viruses from
Africa to Indian Ocean Islands: molecular diversity, evolutionary history and geographical dissemination of a bipartite
begomovirus. BMC Evolutionary Biology 12:228. [IF : 3,29]
Martin D.P., P. Lefeuvre, M. Hoareau, J.Y. Semegnia, B. Dijoux, C. Vincent, B. Reynaud, A. Varsani, and J.M. Lett
(2011). Complex recombination patterns arising during geminivirus coinfections both preserve and demarcate
biologically important intra-genome interaction networks. PLoS Pathogens 7(9): e1002203.
doi:10.1371/journal.ppat.1002203. [IF : 8,14]
Lefeuvre P., Martin D.P., Harkins G., Lemey P., Gray A.J.A., Meredith S., Lakay F., Monjane A., Lett J.-M., Varsani A.
and J. Heydarnejad (2010). The spread of Tomato yellow leaf curl virus from the Middle East to the world, PLoS
Pathogens 6(10), e1001164. [IF : 8,14]
ECOLE DOCTORALE D’INSCRIPTION
Ecole Doctorale Sciences, Technologies et Santé de l’Université de La Réunion (edts@univ-
reunion.fr)

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DIRECTEUR DE THESE CIRAD
Dr HDR Jean-Michel LETT (UMR PVBMT)
Pôle de Protection des Plantes, 7 chemin de l’IRAT, 97410 Saint-Pierre, La Réunion
Email : jean-michel.le[email protected] (A contacter pour tous renseignements)
ENCADRANT PRINCIPAL CIRAD
Dr Pierre LEFEUVRE (UMR PVBMT)
Pôle de Protection des Plantes, 7 chemin de l’IRAT, 97410 Saint-Pierre, La Réunion
Email : [e-mail] (A contacter pour tous renseignements)
MODALITES D’ACCUEIL AU CIRAD
La thèse sera réalisée dans le cadre d’un accueil dans l’équipe 1 « Génomique et épidémiologie des
agents pathogènes émergents » de l’UMR PVBMT CIRAD-Université de La Réunion sur la
plateforme biotechnologique du Pôle de Protection des Plantes (3P) à La Réunion.
FINANCEMENTS ET DUREE DE LA BOURSE
- L’allocation de recherche est assurée par un cofinancement (50/50) Fondation Agropolis (projet
Etendard e-SPACE - Plant Epidemiosurveillance, 2015-2019) et CIRAD (2016-2019).
- Le ou la futur(e) doctorant(e) bénéficiera d’un CDD Allocataire de recherche de 36 mois du
CIRAD.
- La thèse débutera le 1er octobre voir 1er novembre 2016 pour une durée de trois ans.
FINANCEMENT DU FONCTIONNEMENT DE LA THESE
- Projet Etendard e-SPACE - Plant Epidemiosurveillance (Fondation Agropolis, 2015-2019)
- Projet Biologie et Santé du Végétal BSV1 (FEDER-UE, 2015-2020)
COMPOSITION PREVISIONNELLE DU COMITE DE THESE (Par ordre alphabétique)
- Dr Frédéric Chiroleu, Chercheur CIRAD-UMR PVBMT, Saint-Pierre (Biométricien ;
[e-mail])
- Dr Denis Filloux, Chercheur CIRAD-UMR BGPI, Montpellier (Bioanalyste ; [email protected])
- Dr Pierre Lefeuvre, Chercheur CIRAD-UMR PVBMT, Saint-Pierre (Bioanalyste ;
[e-mail])
- Dr HDR Jean-Michel Lett, Chercheur CIRAD-UMR PVBMT, Saint-Pierre (Phytovirologue ; jean-
michel.le[email protected]r)
- Dr Frédéric Mahé, Chercheur CIRAD-UMR LSTM, Montpellier (Bioanalyste des données de
métagénomique ; [e-mail])
- Dr Philippe Roumagnac, Chercheur CIRAD-UMR BGPI, Montpellier (Phytopathologiste ;
[email protected])
- Dr HDR Emmanuel Jacquot, (DR, INRA, UMR BGPI, Montpellier ;
[email protected])
- Dr Gaël Thébaud (CR, INRA, UMR BGPI, Montpellier; [email protected]), Equipe
‘Epidémiologie végétale et vection’
PARTENARIAT
Dr Darren Martin (Institute of Infectious Disease and Molecular Medicine, Cape Town, ZA) (Séjour
d’un mois - Analyse bioinformatique)
Dr Gordon Harkins (South African National Bioinformatics Institute, University of the Western
Cape, Cape Town, ZA)
Dr Arvind Varsani (Arizona State University, Phoenix, USA).

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ETUDIANT
Nous recherchons un(e) étudiant(e) très motivé(e), fortement intéressé(e) par la bioinformatique, la
biologie évolutive, l’écologie et la virologie. Une expérience en biologie moléculaire et dans l'analyse
des données NGS est souhaitable.
Pour candidater, envoyez un CV accompagné de vos bulletins de notes de licence et master, une
lettre de motivation ainsi que les noms et e-mail de 3 référents. La date limite est le lundi 20 juin
2016.
Les candidats présélectionnés seront contactés et auditionnés par Skype le mercredi 22 juin 2016.