Projet de Stage M2 - Montpellier SupAgro

Projet de Stage M2
Maîtres de stage :
Stéphane Blanc ([e-mail])
Anne Sicard ([e-mail])
Equipe VIP
UMR BGPI, INRA-CIRAD-SupAgro, Ta-A54/K, Campus International de Baillarguet
34398 Montpellier cedex 05
«Adaptation d’un virus multipartite à son hôte »
Contexte
Les virus multipartites présentent une architecture génomique aussi fascinante que
complexe. En effet, leur génome est divisé en plusieurs molécules d’acide nucléique (ou
segments génomiques), chacune encapsidée individuellement. La complexité de cette
organisation du génome pose un très grand nombre de questions, à la fois sur le
fonctionnement d’un tel système biologique, et sur les avantages qu’il peut conférer.
Le Faba bean necrotic stunt virus (FBNSV) est un virus multipartite composé de huit
segments, chaque segment codant pour une seule protéine.
L’étude de l’infection de plante hôte (fève : Vicia faba) par ce virus a démontré que chacun
des huit segments s’accumule avec une fréquence relative spécifique, certains segments
étant très fréquents tandis que d’autres sont rares. Plusieurs séries d’inoculation
indépendantes aboutissent toujours à la même situation, et nous avons dénommé ce pattern
reproductible de la fréquence relative des segments la « formule génomique ». Les virus
multipartites semblent ainsi avoir la capacité de contrôler de manière différentielle
l’accumulation de chaque segment. La formule génomique est constante dans la fève, que le
FBNSV soit inoculé artificiellement par agro-inoculation, ou plus naturellement par des
pucerons vecteurs. En revanche, l’observation des fréquences des différents segments au
sein d’un autre hôte, Medicago truncatula, a révélé une formule génomique complétement
différente. Certains segments peu fréquents chez Vicia faba sont présents en fréquence
élevée au sein de Medicago truncatula et inversement.
Le clone utilisé lors de cette étude ayant été isolé puis maintenu pendant trois ans sur Vicia
faba, il y est considéré comme particulièrement adapté. Par contre, l’inoculation à des plants
de Medicago truncatula constitue un changement d’environnement auquel notre isolat de
FBNSV n’est pas adapté. Les différentes formules génomiques chez ces deux plantes hôtes
pourraient ainsi s’expliquer par deux scénarios différents:
- La formule génomique montre une plasticité phénotypique permettant immédiatement
de modifier la fréquence relative des différents segments pour s’adapter à un nouvel
environnement (ici un nouvel hôte). Dans ce scenario, l’adaptation s’opère sans
modification génétique.
- La formule génomique observée dans Medicago truncatula est aberrante car le
FBNSV n’y est pas adapté, et après plusieurs générations dans ce nouvel hôte, le
virus ajustera sa formule de manière optimale au fil de l’accumulation de mutations
adaptatives.
Dans le deuxième cas, on peut penser que le FBNSV requiert davantage de temps pour
s’adapter à Medicago et ajuster les fréquences pour fonctionner de manière optimale chez
cet hôte. Si tel est le cas, on s’attend à voir la formule génomique, initialement observée
dans Medicago, changer au cours du temps. Par ailleurs, on s’attend à ce que la valeur
sélective du virus augmente durant cette évolution, autant de paramètres qui sont aisément
analysables.

Objectifs du stage
L’objectif principal du stage est de déterminer si la formule génomique d’un virus multipartite
est un paramètre qui peut évoluer et si cette évolution est adaptative. Pour cela, huit lignées
du FBNSV seront établies et maintenues en parallèles dans l’hôte Medicago truncatula, par
passages successifs par pucerons vecteurs. La fréquence des segments, la charge virale et
le taux de transmission seront mesurées au fil de ces passages pour chacune des lignées.
La mesure des fréquences des segments permettra de suivre l’évolution de la formule
génomique, et la mesure de la charge virale et du taux de transmission permettra de suivre
l’évolution de la valeur sélective.
Par ailleurs, un séquençage des différentes lignées est prévu après 5 et 10 passages
successifs afin de vérifier si des mutations sont apparues et ont été fixées dans les
populations virales correspondantes. Si tel est le cas, nous regarderons si certaines
mutations sont apparues indépendamment au sein de plusieurs voire de toutes les lignées,
ce qui serait une signature de leur caractère adaptatif.
L’ensemble de ces expériences nous permettra de voir si une même évolution de la formule
génomique se produit dans plusieurs lignées en parallèle, si cette évolution s’accompagne
d’une évolution de la valeur sélective, et d’identifier les mutations qui sont à la base de ces
changements. Si tel était le cas, le FBNSV évolué chez M.truncatula pourrait alors être
(retro)testé chez l’hôte « initial » : V. faba.
Méthodologie :
-Semis, rempotage de plantes
-Transmission du FBNSV par insectes vecteurs
-Extraction de l’ADN viral
-qPCR pour déterminer la formule génomique et la charge virale
-Séquençage des lignées parallèles du FBNSV pour identifier des mutations adaptatives
Références :
Sicard A., Yvon M., Timchenko T., Gronenborn B., Michalakis Y., Gutierrez S. & Blanc S. (2013).
Gene copy number is differentially regulated in a multipartite virus, Nature communications.