Etude de l’évolution des Caulimoviridae par des approches de paléovirologie

Caulimoviridae evolution through paleovirological approaches

• Auteur / Autrice : Saad Serfraz
• Direction : Pierre-Yves Teycheney, Andrew Geering
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moleculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 24/03/2021
• Etablissement(s) : Antilles
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Dynamique des environnements dans l'espace Caraïbes-Amériques (2022-....)
• Jury : Président / Présidente : Olivier Gros
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre-Yves Teycheney, Andrew Geering, Olivier Gros, Thierry Candresse, Florian Maumus, Marie Umber
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thierry Candresse, Florian Maumus

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cultures cellulaires

Mots clés libres

Séquence virale endogène (EVE)

Caulimoviridae

Régulation

Paléovirologie

Macroévolution

Endogenous viral element (EVE)

Caulimoviridae

Regulation

Paleovirology

Macroevolution

Résumé

Les séquences virales endogènes (EVE) sont des séquences nucléiques d’origine virale, intégrées dans le génome de leurs hôtes par des mécanismes de transfert de gène horizontal (HGT) passif ou actif. Elles constituent des fossiles moléculaires qui permettent d’accéder à des séquences virales dont l’âge peut atteindre plusieurs millions d’années et potentiellement de reconstruire l’histoire évolutives de familles virales grâce à des approches de paléovirologie. Dans leur grande majorité, les EVE connues chez les plantes sont issues de virus à génome ADN de la famille Caulimoviridae. Présentes dans le génome d’un grand nombre de plantes vascularisées, des plus basiques aux plus évoluées, ces EVE correspondent pour la plupart à des virus fossiles n’appartenant à aucun des genres viraux existants. Les travaux entrepris dans le cadre de cette thèse ont d’abord porté sur la recherche, dans l’ensemble des ressources génétiques Citrus conservées par le CIRAD en Guadeloupe et par des approches moléculaires et immuno-moléculaires, de formes infectieuses d’un virus du genre Florendovirus et d’un virus du genre Petuvirus connus seulement à l’état fossile d’EVE. Les résultats obtenus ont confirmé que l’expression des EVE infectieux chez les végétaux est fortement régulée. Grâce à la mise en œuvre d’approches in silico, 50 co-transcrits comprenant des séquences Caulimoviridae et des séquences de plantes ont été identifiés dans 45 espèces végétales de lycophytes, fougères, gymnospermes et angiospermes, témoignant de l’intégration de séquences codantes Caulimoviridae dans des gènes de plantes. L’étude d’EVE Badnavirus intégrées dans un gène de résistance (R1) à Phytophtora infestans chez plusieurs espèces d'aubergines et dans des orthologues de R1 chez des espèces apparentées du genre Solanum a montré que certaines insertions ont conduit à des épissages alternatifs et à l’acquisition par la plante d’un promoteur alternatif apporté par des séquences virales. Cette étude a également permis de mettre en évidence pour la première fois la présence d’espèces Badnavirus chez les Solanaceae. La mise en œuvre d’approches de paléovirologie a pour sa part permis de réévaluer l’étendue de la gamme d’hôtes et la diversité des Caulimoviridae, avec la découverte de plusieurs genres viraux nouveaux mais néanmoins probablement fossiles. Ce travail a également permis d’appréhender le rôle des sauts d’hôte et de l’acquisition de gènes nouveaux dans l’évolution des Caulimoviridae.

Endogenous viral elements (EVEs) are nucleic sequences of viral origin that have integrated into the genome of their hosts through passive or active horizontal gene transfer (HGT) mechanisms. They constitute molecular fossils that provide access to viral sequences up to several million years old and potentially allow the reconstruction of the evolutionary history of entire viral lineages using paleovirological approaches. The majority of known plant EVEs are derived from viruses with a DNA genome of the Caulimoviridae family. They are present in the genome of a large number of vascularized plants, from the most basic to the most advanced, and most of them correspond to fossil viruses that do not belong to any existing viral genus. The work reported in this thesis first focused on the search for infectious forms of a florendovirus and a petuvirus that are known only as (fossil) EVEs, using the Citrus genetic resources conserved by CIRAD in Guadeloupe and molecular and immuno-molecular approaches. Our results confirmed that the expression of infectious EVEs in plants is tightly regulated. Using in silico approaches, 50 co-transcripts comprising Caulimoviridae and plant sequences were identified in 45 lycophyte, fern, gymnosperm and angiosperm species, providing evidence for the integration of Caulimoviridae coding sequences in plant genes. The study of badnavirus EVEs in a resistance gene (R1) to Phytophtora infestans in several eggplant species and in R1 orthologs in related Solanum species showed that some insertions led to alternative splicing and provided evidence for the acquisition of an alternative promoter of badnaviral origin. This study also demonstrated for the first time the presence of badnaviruses in Solanaceae hosts. Using paleovirological approaches, we reassessed the host range and diversity of the Caulimoviridae through the discovery of several new but probably fossilized viral genera. Our work also provided insights into the role of host swaps and the acquisition of new genes during the evolution of the Caulimoviridae.