La maladie du dépérissement de l'ananas à La Réunion : enquête épidémiologique et évaluation du diagnostic métagénomique viral

Mealybug wilt disease of pineapple in Reunion Island : epidemiological survey and assessment of viral metagenomic diagnosis

• Auteur / Autrice : Delphine Massé
• Direction : Jean-Michel Lett, Pierre Lefeuvre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie moléculaire
• Date : Soutenance le 16/11/2023
• Etablissement(s) : La Réunion
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Technologies et Santé (Saint-Denis, La Réunion)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Peuplements végétaux et bioagresseurs en milieu tropical (Saint-Pierre, Réunion) - Peuplements végétaux et bioagresseurs en milieu tropical / UMR PVBMT
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Poussier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Poussier, Cécile Desbiez, Emmanuel Jacquot, Nathalie Becker, Sébastien Massart
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cécile Desbiez, Emmanuel Jacquot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Maladies

Ananas (fruits)

La Réunion (France ; île)

Ananas comosus

Mots clés libres

Maladie du dépérissement de l'ananas (MWD)

Étiologie

Pineapple mealybug wilt-Associated viruses (PMWaV)

Métagénomique virale

Séquençage haut débit (HTS)

Diagnostic

Mealybug wilt disease of pineapple (MWD)

Etiology

Pineapple mealybug wilt-Associated viruses (PMWaVs)

Viral metagenomics

High-Throughput sequencing (HTS)

Diagnosis

Résumé

L'ananas (Ananas comosus, cultivar 'Queen Victoria') est la première culture fruitière de La Réunion et son principal produit d’exportation. La maladie du dépérissement de l’ananas ou mealybug wilt disease of pineapple (MWD), communément appelée 'wilt', affecte les plantations réunionnaises depuis 2014. Elle est présente dans l’ensemble des zones de culture d’ananas dans le monde, et entraîne des baisses de rendement pouvant atteindre 80%. La maladie se manifeste notamment par des symptômes foliaires de rougissement, jaunissement, flétrissement, dessèchement et incurvation. Elle aurait une origine multifactorielle impliquant un complexe de différents virus dont des ampelovirus, les pineapple mealybug wilt-associated virus (PMWaV), et des badnavirus, les pineapple bacilliform virus (PBV). Le rôle précis de ces virus dans l’étiologie de la MWD reste néanmoins mal compris.Dans ce contexte, nous avons tout d’abord conduit une enquête de terrain à La Réunion, qui a permis une analyse détaillée des symptômes et de la prévalence des virus présumés être impliqués dans la MWD (PMWaV1, PMWaV2, PMWaV3 PBCOV et PBERV). Elle a montré que la majorité des plants (93%) étaient infectés par au moins un de ces cinq virus et que les co-infections par au moins deux de ces virus étaient fréquentes (76%). Les PMWaV1, PMWaV2 et PMWaV3 semblaient contribuer à l'aggravation des symptômes, notamment dans les cas de co-infection. L’intervention d’autres facteurs biotiques et abiotiques confirment que la MWD aurait une origine multifactorielle complexe permettant de la requalifier en syndrome. L’analyse comparative de parcelles d’ananas issues de rejets traditionnel ou de vitroplants (VP) pendant plusieurs cycles de production a montré que les ananas issus de VP présentent en moyenne un faible taux d'infection par le PMWaV1 et le PMWaV3 au cours du temps, et suggère que leur utilisation permet d’améliorer l’état sanitaire des cultures d’ananas et de limiter l’impact de la MWD à La Réunion.La deuxième partie de cette thèse a porté sur l’évaluation de cinq approches de séquençage haut débit (HTS) de deuxième et troisième génération pour le diagnostic des virus infectant l’ananas. Cette étude a montré que la combinaison d’une approche short reads (séquençage Illumina à partir d’ARN total ribodéplété) et d’une approche long reads (séquençage Nanopore MinION à partir d’ARN total) permettait la détection simultanée et l’assemblage de neuf génomes complets ou quasi complets de virus appartenant aux genres Ampelovirus (Closteroviridae), Badnavirus (Caulimoviridae), Sadwavirus (Secoviridae) et Vitivirus (Betaflexiviridae). Ces résultats soulignent l’intérêt des approches combinées de HTS pour la caractérisation de la diversité phytovirale et l’indexation virologique à des fins d’évaluation de l’état sanitaire des cultures d'ananas.

Pineapple (Ananas comosus, cultivar 'Queen Victoria') is Reunion's leading fruit crop and main export. Pineapple mealybug wilt disease (MWD), commonly known as 'wilt', has been affecting pineapple plantations in Reunion since 2014. The disease is present in all pineapple-growing areas worldwide, and leads to yield reductions of up to 80%. It is characterized by typical leaf symptoms of reddening, yellowing, wilting, desiccation and bending. MWD is thought to have a multifactorial origin, involving a complex of different viruses including several ampeloviruses, called pineapple mealybug wilt-associated viruses (PMWaVs), and several badnaviruses, called pineapple bacilliform viruses (PBVs). However, the role of these viruses in the etiology of MWD remains poorly understood.In this thesis, we firstly carried out a field survey in Reunion, which enabled a detailed analysis of the symptoms and prevalence of viruses supposedly involved in MWD (PMWaV1, PMWaV2, PMWaV3, PBCOV and PBERV). It showed that most plants of this survey (93%) were infected with at least one of these five viruses, and that co-infections with at least two of these viruses were frequent (76%). PMWaV1, PMWaV2 and PMWaV3 appeared to contribute to symptoms aggravation, particularly in cases of co-infection. The involvement of other biotic and abiotic factors confirmed that MWD has a complex multifactorial origin, and should be requalified as a syndrome. Comparative analysis of pineapple plots grown from suckers or vitroplants (VP) over several production cycles showed that pineapples grown from VPs have an average lower rate of infection over time, suggesting that the use of VPs improves the sanitary status of pineapple crops and has the potential to limit the impact of MWD in Reunion.The second part of this thesis focused on the evaluation of five second- and third-generation high-throughput sequencing (HTS) approaches for the diagnosis of pineapple viruses. This study showed that the combination of a short reads approach (Illumina sequencing from ribodepleted total RNA) and a long reads approach (Nanopore MinION sequencing from total RNA) enabled the simultaneous detection and assembly of nine complete or near-complete genomes of viruses from genera Ampelovirus (Closteroviridae), Badnavirus (Caulimoviridae), Sadwavirus (Secoviridae) and Vitivirus (Betaflexiviridae). Our results highlight the potential of combined HTS approaches for characterizing the diversity of phytoviruses and for virological indexing aimed at assessing the health status of pineapple crops.