Mécanismes cellulaires et moléculaires de l’interaction nanovirus-insecte vecteur

Molecular and cellular interactions between a nanovirus and its insect vector

• Auteur / Autrice : Jérémy Di Mattia
• Direction : Stéphane Blanc
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanismes des Interactions parasitaires pathogènes et symbiotiques
• Date : Soutenance le 20/05/2021
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : GAIA (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Plant Health Institute (Montpellier) - Plant Health Institute of Montpellier / UMR PHIM
• Jury : Président / Présidente : Sylvie German-Retana
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Blanc, Sylvie German-Retana, Henryk Hanokh Czosnek, Véronique Brault, Anne-Sophie Gosselin-Grenet, Jean-Louis Zeddam
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Henryk Hanokh Czosnek, Véronique Brault

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microscopie confocale

Pucerons -- Vecteurs de maladies

Phytovirus

Mots clés libres

Interaction

Fbnsv

Puceron

Transmission

Facteur assistant à la transmission

Microscopie confocale

Nanovirus

Fbnsv

Aphid

Transmission

Helper factor

Confocal microscopy

Résumé

Les virus de plantes sont majoritairement transmis par des insectes vecteurs. La compréhension de l’interaction entre les phytovirus et leurs vecteurs est l’une des clés pour le contrôle des maladies qu’ils causent. Les travaux de ma thèse portent sur l’interaction entre un virus appartenant à la famille Nanoviridae, l’espèce Faba bean nécrotic stunt virus (FBNSV) et ses pucerons vecteurs. Les nanovirus possèdent une architecture génomique multipartite c’est-à-dire que leur génome est divisé en plusieurs segments, chacun étant encapsidé individuellement dans une particule virale. Tout comme les lutéo- et geminivirus, les nanovirus sont transmis suivant le mode circulant non multipliant: le virus ingéré traverse la barrière intestinale, transite dans l’hémolymphe et passe dans les glandes salivaires du puceron sans aucune réplication. Il a été précédemment établi que la transmission du FBNSV, met en jeu un facteur assistant, la protéine virale NSP (Nuclear shuttle protein). A l’aide de la microscopie confocale, nous avons montré que les composants viraux nécessaires à la transmission (ADN, protéine de capside (CP) et NSP) s’accumulent dans les cellules de l’intestin moyen antérieur (AMG) et dans certaines cellules des glandes salivaires principales (PSG) du puceron. Les 8 segments du FBNSV, la CP ainsi que la NSP s’accumulent au sein des mêmes agrégats cytoplasmiques périnucléaires dans ces cellules. Nous avons alors étudié plus précisément ces agrégats, en recourant à différentes techniques, en particulier la microscopie confocale, la microscopie électronique et le double hybride, afin de mieux définir les voies de transport subcellulaire que le FBNSV emprunte. .En collaboration avec une étudiante en thèse dans l’équipe qui menait des travaux similaires sur un geminivirus (Alfalfa leaf curl virus) transmis par pucerons, nous avons pu démontrer que nano et geminivirus suivent des voies intracellulaires distinctes chez leur vecteur commun.Certains segments génomiques du FBNSV pouvant être omis lors de l’inoculation sans pour autant abolir l’infection systémique, nous avons démontré que la transmission par vecteur pouvait reconstituer des génomes complets à partir de différentes plantes infectées chacune par des génomes incomplets . La reconstitution des génomes complets peut avoir lieu soit au sein d’un seul individu vecteur, soit dans une nouvelle plante inoculée par deux individus vecteurs chacun apportant son lot de segments complémentaire.Enfin, ces travaux ont révélé pour la première fois, qu’un facteur assistant de la transmission peut assurer sa fonction même lorsqu’il est acquis plusieurs jours après les particules virales. Ce résultat original ouvre de nouvelles perspectives quant au mode d’action des facteurs assistants de la transmission par vecteur et nous les avons mises en contexte et discutées dans un article de synthèse portant sur ce domaines de rechercheMots-clés : Nanovirus, FBNSV, puceron, transmission, facteur assistant à la transmission, microscopie confocale.

Most plant viruses are transmitted by vectors and deciphering the virus-vector interactions is one of the keys to control the corresponding diseases. My PhD work focuses on the interaction between a virus of the family Nanoviridae, the species Faba bean necrotic stunt virus (FBNSV), and its aphid vectors. Nanoviruses have a multipartite genomic architecture, i.e. their genome is divided into several segments, each of which is individually encapsidated in a viral particle. Just like better-known luteo- and geminiviruses, nanoviruses are transmitted in a circulative non-propagative manner. This means that the virus crosses the intestinal barrier, transits into the hemolymph and passes into the salivary glands of the aphid without replication. It has previously been established that FBNSV requires a helper component (HC) for aphid transmission, and that this HC is the viral protein NSP.Using confocal microscopy, we established that the viral components involved in aphid-transmission (DNA, capsid protein (CP), and NSP) accumulate in the aphid midgut (AMG) and in specific cell types of the principal salivary glands (PSG). There, the 8 segments of FBNSV, the proteins CP and NSP transit together and accumulate within the same perinuclear cytoplasmic aggregates. We then further studied the subcellular pathway supporting the FBNSV transcytosis within aphids, using a wide range of techniques from confocal and electron microscopy to Yeast 2 Hybrid system. In collaboration with another PhD student of the group tackling similar questions on a geminivirus transmitted by aphids (ALCV), we could show that nano- and geminiviruses appear to follow distinct intracellular pathways within their common vector.It was previously known that some genome segments of nanoviruses can be omitted at inoculation without totally impairing systemic infection of host plants. We here demonstrate that vector transmission can reconstitute the full FBNSV genome from distinct plants, each infected with complementary incomplete sets of genome segments. The reconstitution can occur either within individual aphids acquiring segments sequentially, or within plants inoculated by distinct aphids carrying distinct FBNSV genome segments sets.Finally, this PhD work revealed for the first time that a HC (NSP) can function even when acquired days after the acquisition of virus particles. This original result opens new perspective on the mode of action of HCs, and we set these into the context of this research field in a review article.Key words : Nanovirus, FBNSV, aphid, transmission, helper factor, confocal microscopy.