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International audience; Plants are colonized by diverse fungal and viral communities that influence their growth and survival as well as ecosystem functioning. Viruses interact with both plants and the fungi they host. Our understanding of plant–fungi–virus interactions is very limited, especially in wild plants. Combining metagenomic and culturomic approaches, we assessed the richness, diversity, and composition of leaf‐associated fungal and viral communities from pools of herbaceous wild plants representative of four sites corresponding to cultivated or natural ecosystems. We identified 161 fungal families and 18 viral families comprising 249 RNA‐dependent RNA polymerase‐based operational taxonomic units (RdRp OTUs) from leaves. Fungal culturomics captured 12.3% of the fungal diversity recovered with metagenomic approaches and, unexpectedly, retrieved viral OTUs that were almost entirely different from those recovered by leaf metagenomics. Ecosystem management had a significant influence on both leaf mycobiome and virome, with a higher fungal community richness in natural ecosystems and a higher viral family richness in cultivated ecosystems, suggesting that leaf‐associated fungal and viral communities are under the influence of different ecological drivers. Both the leaf‐associated fungal and viral community compositions showed a strong site‐specificity. Further research is needed to confirm these trends and unravel the factors structuring plant–fungi–virus interactions in wild plant populations.

Aim. The development of an inventory of phytoviruses affecting vegetable and melon crops in the South of the Russian Far East. Discussion. On the basis of many years of original research, carried out on a regular basis by the Laboratory of Virology (Federal Scientific Centre of East Asia Biodiversity, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences) since 1962 as well as available data in the literature, information about the symptoms of diseases, circulation, reserve plants and vectors are presented for the alfalfa mosaic virus (Bromoviridae, Alfamovirus); tomato aspermy virus and cucumber mosaic virus (Bromoviridae, Cucumovirus); cauliflower mosaic virus (Caulimoviridae, Caulimovirus); garlic mosaic virus (Potyviridae, Carlavirus); tobacco etch virus, allium yellow dwarf virus, bean yellow mosaic virus, watermelon mosaic virus 2, turnip mosaic virus and bean common mosaic virus (Potyviridae, Potyvirus); radish mosaic virus (Picornavirales, Secoviridae, Comovirus); tobacco ringspot virus (Picornavirales, Secoviridae, Nepo-virus); cucumber green mottle mosaic virus, tobacco mosaic virus and tomato mosaic virus (Virgaviridae, Tobamovirus). Conclusion. The information presented forms the basis for the development of a set of diagnostic test systems for phytovirus diseases of vegetable and melon crops; a necessary element of activities directed to the improvement of food productivity and security of the Russian Federation in the Far East.

In the battle against viruses, plants have evolved various defence mechanisms to protect themselves against pathogens. Membrane-bound plant proteins such as Remorin (REM) may restrict viral infection. REMs belong to a plant-specific multigene family, classified in six phylogenetic groups that are localized in plasma membrane nanodomains and for some of them in plasmodesmata. Our team previously showed that in tomato and Nicotiana benthamiana, overexpression of Solanum tuberosum group 1 isoform 3 (StREM1.3) limits the cell-to-cell spread of the potexvirus Potato virus X (PVX) without affecting viral replication. During my thesis, our data allowed to built a working model in which the Arabidopsis thaliana CALCIUM-DEPENDENT PROTEIN KINASE 3 (AtCPK3) is able to interact with group 1 REM in vivo, phosphorylates the N-terminal domain of StREM1.3 and, finally, with the help of uncharacterized proteins lead to the restriction of PVX cell-to-cell movement in N.benthamiana. N.benthamiana is perfect for viral experimentation, but is allo-tetraploid, making it difficult for genetic studies. Because of CPKs have 34 isoforms with likely functional redundancy between them, we switched to another pathosystem using the genetic toolbox of Arabidopsis thaliana and a potexvirus species able to infect A. thaliana, the Plantago Asiatica Mosaic Virus (PlAMV). The objectives are 1/ to study the contribution of different REM clades in potexvirus intercellular movement; 2/ to understand which CPKs are involved in this process using REM and CPKs single and multiple mutants, as well as AtCPKs over-expressors; 3/ To study the contribution of Group 1 REM and CPK3 on systemic potexvirus movement. We previously showed that, like PVX, PlAMV local movement is restricted by StREM1.3 and AtCPK3 in N.benthamiana. We optimized the experimental conditions to track and compare GFP-tagged PlAMV in different Arabidopsis genetic backgrounds. By using this method, we were able to track both local virus cell-to-cell movement and systemic infection through the whole plant. Group 1 REM and CPK single and multiple knock out mutants, as well as CPK over-expressors wereused. Interestingly, we did not detect any difference in propagation compared with control on various CPKs KO, except in cpk3 mutant. Indeed, both in local and systemic, PlAMV propagation is enhanced on cpk3 mutant while CPK3 overexpressing lines display an opposite effect, demonstrating the great involvement of CPK3 in potexvirus propagation. Similarly, we demonstrate the redundancy of each isoform from group 1 REM on the restriction of the intercellular movement of PlAMV. Interestingly, REM promotes intercellular propagation of another viral genus, the potyvirus genus, suggesting that REM functions are not general for all genera. Globally, our results classify group 1 REM and CPK3 as antiviral defence protein both in local and systemic potexvirus infection, and suggest that REM function is viral genus dependent. This research will pave the way toward new host targets to fight phytovirus infection.; Dans la lutte contre les virus, les plantes ont mis au point divers mécanismes de défenses pour se protéger contre les agents pathogènes. Les protéines végétales localisées à la membrane plasmique telles que les rémorines (REM) peuvent limiter l’infection virale. Les REM appartiennent à une famille de protéines multigéniques spécifiques à la plante, classées en six groupes phylogénétiques localisées dans les nanodomaines de la membrane plasmique et, dans certains cas, au niveau des plasmodesmes. Notre équipe avait précédemment montré que chez la tomate et Nicotiana benthamiana, la surexpression de l’isoforme 3 du groupe 1 de Solanum tuberosum (StREM1.3) limitait la propagation de cellule-à-cellule du Potato Virus X, un Potexvirus sans affecter la réplication virale. Au cours de ma thèse, nos données ont permis de construire un modèle de travail dans lequel une protéine kinase dépendante du calcium (AtCPK3) d’Arabidopsis thaliana est capable d’interagir in vivo avec StREM1.3, de phosphoryler le domaine N-terminal de StREM1.3 et, enfin, avec l'aide de protéines non caractérisées à ce jour, conduire à la restriction du mouvement de cellule à cellule de PVX chez N.benthamiana. N.benthamiana , parfaite pour l'expérimentation virale, est allo-tétraploïde, rendant de ce fait difficiles les études génétiques. Sachant qu’il existe 34 isoformes de CPKs, avec une redondance fonctionnelle probable entre elles, nous avons basculé sur un autre pathosystème : nous avons choisi Arabidopsis thaliana profitant de la « boîte à outils » génétiques que cette plante offre et nous avons choisi une autre espèce de virus, de la famille des potexvirus capable d'infecter A. thaliana : le Plantago Asiatica Mosaic Virus (PlAMV). Les objectifs sont 1 / d’étudier la contribution des différents clades de REM dans le mouvement intercellulaire des potexvirus 2 / comprendre quels CPK sont impliquées dans ce processus en utilisant les mutants simples et double de REM mais aussi de CPK, ainsi que les surexpresseurs AtCPK 3 / Etudier la contribution du groupe 1 de REM et de CPK3 dans le mouvement systémique du potexvirus. Nous avions précédemment montré que, comme le PVX, le mouvement local du PlAMV est limité par StREM1.3 et AtCPK3 dans N.benthamiana. Nous avons optimisé les conditions expérimentales pour suivre et comparer le PlAMV marqué GFP dans différents fonds génétiques d'Arabidopsis. En utilisant cette méthode, nous avons pu suivre à la fois le mouvement de cellule à cellule du virus localement, puis l’infection systémique à travers la plante entière. Les mutants knock-out simples et multiples du groupe 1 de REM, ainsi que les surexpresseurs CPK ont été utilisés. Fait intéressant, nous n'avons pas détecté de différence de propagation par rapport au contrôle sur divers mutants de CPK, sauf dans le mutant cpk3KO. En effet, tant au niveau local que systémique, la propagation du PlAMV est améliorée sur le mutant cpk3KO alors que les lignées surexprimant CPK3 présentent un effet opposé, démontrant la grande implication de CPK3 dans la propagation du potexvirus. De même, nous démontrons la redondance de chaque isoforme du groupe 1 de REM sur la restriction du mouvement intercellulaire du PlAMV. Il est intéressant de noter que REM favorise la propagation intercellulaire d’un autre genre viral, le genre Potyvirus, ce qui suggère que les fonctions de REM ne sont pas généralisables pour tous les genres. Globalement, nos résultats classifient les groupes 1 de REM et CPK3 en tant que protéines de défenses antivirales dans les infections aux potexvirus, que ce soit au niveau local ou systémique, et suggèrent que la fonction de REM est dépendante du genre viral. Cette recherche ouvrira la voie sur de nouvelles clés thérapeutiques, pour in fine, lutter contre les infections virales.

In the battle against viruses, plants have evolved various defence mechanisms to protect themselves against pathogens. Membrane-bound plant proteins such as Remorin (REM) may restrict viral infection. REMs belong to a plant-specific multigene family, classified in six phylogenetic groups that are localized in plasma membrane nanodomains and for some of them in plasmodesmata. Our team previously showed that in tomato and Nicotiana benthamiana, overexpression of Solanum tuberosum group 1 isoform 3 (StREM1.3) limits the cell-to-cell spread of the potexvirus Potato virus X (PVX) without affecting viral replication. During my thesis, our data allowed to built a working model in which the Arabidopsis thaliana CALCIUM-DEPENDENT PROTEIN KINASE 3 (AtCPK3) is able to interact with group 1 REM in vivo, phosphorylates the N-terminal domain of StREM1.3 and, finally, with the help of uncharacterized proteins lead to the restriction of PVX cell-to-cell movement in N.benthamiana. N.benthamiana is perfect for viral experimentation, but is allo-tetraploid, making it difficult for genetic studies. Because of CPKs have 34 isoforms with likely functional redundancy between them, we switched to another pathosystem using the genetic toolbox of Arabidopsis thaliana and a potexvirus species able to infect A. thaliana, the Plantago Asiatica Mosaic Virus (PlAMV). The objectives are 1/ to study the contribution of different REM clades in potexvirus intercellular movement; 2/ to understand which CPKs are involved in this process using REM and CPKs single and multiple mutants, as well as AtCPKs over-expressors; 3/ To study the contribution of Group 1 REM and CPK3 on systemic potexvirus movement. We previously showed that, like PVX, PlAMV local movement is restricted by StREM1.3 and AtCPK3 in N.benthamiana. We optimized the experimental conditions to track and compare GFP-tagged PlAMV in different Arabidopsis genetic backgrounds. By using this method, we were able to track both local virus cell-to-cell movement and systemic infection through the whole plant. Group 1 REM and CPK single and multiple knock out mutants, as well as CPK over-expressors wereused. Interestingly, we did not detect any difference in propagation compared with control on various CPKs KO, except in cpk3 mutant. Indeed, both in local and systemic, PlAMV propagation is enhanced on cpk3 mutant while CPK3 overexpressing lines display an opposite effect, demonstrating the great involvement of CPK3 in potexvirus propagation. Similarly, we demonstrate the redundancy of each isoform from group 1 REM on the restriction of the intercellular movement of PlAMV. Interestingly, REM promotes intercellular propagation of another viral genus, the potyvirus genus, suggesting that REM functions are not general for all genera. Globally, our results classify group 1 REM and CPK3 as antiviral defence protein both in local and systemic potexvirus infection, and suggest that REM function is viral genus dependent. This research will pave the way toward new host targets to fight phytovirus infection., Dans la lutte contre les virus, les plantes ont mis au point divers mécanismes de défenses pour se protéger contre les agents pathogènes. Les protéines végétales localisées à la membrane plasmique telles que les rémorines (REM) peuvent limiter l’infection virale. Les REM appartiennent à une famille de protéines multigéniques spécifiques à la plante, classées en six groupes phylogénétiques localisées dans les nanodomaines de la membrane plasmique et, dans certains cas, au niveau des plasmodesmes. Notre équipe avait précédemment montré que chez la tomate et Nicotiana benthamiana, la surexpression de l’isoforme 3 du groupe 1 de Solanum tuberosum (StREM1.3) limitait la propagation de cellule-à-cellule du Potato Virus X, un Potexvirus sans affecter la réplication virale. Au cours de ma thèse, nos données ont permis de construire un modèle de travail dans lequel une protéine kinase dépendante du calcium (AtCPK3) d’Arabidopsis thaliana est capable d’interagir in vivo avec StREM1.3, de phosphoryler le domaine N-terminal de StREM1.3 et, enfin, avec l'aide de protéines non caractérisées à ce jour, conduire à la restriction du mouvement de cellule à cellule de PVX chez N.benthamiana. N.benthamiana , parfaite pour l'expérimentation virale, est allo-tétraploïde, rendant de ce fait difficiles les études génétiques. Sachant qu’il existe 34 isoformes de CPKs, avec une redondance fonctionnelle probable entre elles, nous avons basculé sur un autre pathosystème : nous avons choisi Arabidopsis thaliana profitant de la « boîte à outils » génétiques que cette plante offre et nous avons choisi une autre espèce de virus, de la famille des potexvirus capable d'infecter A. thaliana : le Plantago Asiatica Mosaic Virus (PlAMV). Les objectifs sont 1 / d’étudier la contribution des différents clades de REM dans le mouvement intercellulaire des potexvirus 2 / comprendre quels CPK sont impliquées dans ce processus en utilisant les mutants simples et double de REM mais aussi de CPK, ainsi que les surexpresseurs AtCPK 3 / Etudier la contribution du groupe 1 de REM et de CPK3 dans le mouvement systémique du potexvirus. Nous avions précédemment montré que, comme le PVX, le mouvement local du PlAMV est limité par StREM1.3 et AtCPK3 dans N.benthamiana. Nous avons optimisé les conditions expérimentales pour suivre et comparer le PlAMV marqué GFP dans différents fonds génétiques d'Arabidopsis. En utilisant cette méthode, nous avons pu suivre à la fois le mouvement de cellule à cellule du virus localement, puis l’infection systémique à travers la plante entière. Les mutants knock-out simples et multiples du groupe 1 de REM, ainsi que les surexpresseurs CPK ont été utilisés. Fait intéressant, nous n'avons pas détecté de différence de propagation par rapport au contrôle sur divers mutants de CPK, sauf dans le mutant cpk3KO. En effet, tant au niveau local que systémique, la propagation du PlAMV est améliorée sur le mutant cpk3KO alors que les lignées surexprimant CPK3 présentent un effet opposé, démontrant la grande implication de CPK3 dans la propagation du potexvirus. De même, nous démontrons la redondance de chaque isoforme du groupe 1 de REM sur la restriction du mouvement intercellulaire du PlAMV. Il est intéressant de noter que REM favorise la propagation intercellulaire d’un autre genre viral, le genre Potyvirus, ce qui suggère que les fonctions de REM ne sont pas généralisables pour tous les genres. Globalement, nos résultats classifient les groupes 1 de REM et CPK3 en tant que protéines de défenses antivirales dans les infections aux potexvirus, que ce soit au niveau local ou systémique, et suggèrent que la fonction de REM est dépendante du genre viral. Cette recherche ouvrira la voie sur de nouvelles clés thérapeutiques, pour in fine, lutter contre les infections virales.

La transmission des phytovirus par vecteurs. Colloque interdisciplinaire « Transmission »

Multipartite RNA virus condition to provide a complete set of genomic segments in each infected cell implies a high level of MOI that results in an unsustainable biological cost in terms of viral replication. In the proposed model, to minimize the cost of the genome integrity preservation, a network of RNA/RNA interactions determines the recognition and the mobilization of at least one of each genomic RNAs in a modular RNP complex. Such complex must be considered as the mobile infectious unit of the segmented genome during viral spread in the plant. The Aim of this thesis was to experimentally determine the existence of RNA/RNA interactions between BNYVV RNAs and their implication in the viral cycle. BNYVV genomic segments have been co-detected within isolated single cells from systemic tissues where they accumulate to reach set point genome formulas. In the model where vRNAs interact each other to form the minimal mobile infective unit, RNA1 and RNA2 interaction domain has been identified in silico and in vitro. The rationale of such an interaction has been provided in vivo using BNYVV and Beet soil-borne mosaic virus chimeras.; Pour préserver l’intégrité de leur génome, les virus multipartite à ARN nécessitent une forte multiplicité d’infection qui représente un coût biologique inapproprié en terme de réplication virale. Dans cette étude, un réseau d’interaction entre ARN génomiques (ARNg), constitué d’au moins un type de chaque ARNg est proposé. Un tel réseau permet de réduire les coûts biologiques liés à la réplication en assurant une reconnaissance intermoléculaire et une mobilisation d’un complexe RNP modulaire maintenant l’intégrité du génome. Un tel complexe est considéré comme l’unité infectieuse mobile assurant la dissémination du virus dans la plante entière. Le but de cette thèse a été de démontrer l’existence d’interactions entre les ARNg du beet necrotic yellow vein virus (BNYVV) et de déterminer l’incidence de ces interactions sur le cycle viral. Une formule génomique a été déterminée pour différentes plantes et tissus. Les ARNg ont tous été co-détectés dans des cellules isolées issues de tissus infectés. Un domaine d’interaction entre l’ARN1 et 2 a été identifié in vitro et in silico puis évaluée in vivo par des approches de mutagenèse et de complémentation.

Mode opératoire rédigé par INRA, UMR SVQV Colmar, dans le cadre du projet Interreg 2016-2018 « InvaProtect »; Expériences de transmission par cochenilles de virus de la vigne

International audience

International audience; Dans le cadre du projet InvaProtect soutenu par le programme INTERREG V Rhin supérieur, de nombreux spécialistes français, allemands et suisses, travaillant pour 30 organismes de recherche et du conseil dans l’espace du Rhin supérieur, sont réunis pour étudier plus précisément les nouvelles espèces invasives et pour développer des mesures de maîtrise efficaces.

Ampelovirus and Vitivirus relationships in grapevine. 16e Rencontres de Virologie Végétale

A revolution has taken over the world of cryo-electron microscopy for the last years, by dint of a major breakthrough both in technology, with the rise of new microscopes and cameras, and in image processing. With the advent of high-end microscopes, mechanically and electronically more stable, one can expect to record an initial data set of thousand images in few days, thanks to automated acquisition. Besides, the new direct electron detectors can not only record images, but also movies with a better sensitivity than the one we used to have. The movie processing revealed the existence of a beam-induced motion occurring during acquisition. The correction of the motion through frame alignment improves significantly the quality of data. Thus, cryo-electron microscopy was only limited to a middle resolution range (5 to 15 Å) until two or three years ago, when several density maps above 4 Å started to appear, allowing the building of atomic model using tools that were only restricted to X-ray crystallography.In this context, I have studied the structural organization of three plant viruses, using cryo-electron microscopy and image processing:-Arabis Mosaic Virus (ArMV), it’s a Nepovirus only transmitted by the nematode Xiphinema diversicaudatum, responsible for disease of vineyards.-Broad Bean Stain Virus (BBSV), it’s a Comovirus transmitted by beetles, responsible for the degeneration of leguminous plants.-Cauliflower Mosaic Virus (CaMV), it’s a Caulimovirus used as model to characterize the transmission of non circulative viruses.Viruses are obligate intracellular parasites, which efficiency is directly related to its replicative capacity inside the infected cell, and its transmission to new hosts. Due to the immobility of plants, plant viruses often use vectors for the transmission plant to plant, which are mainly insects, nematodes, fungi or mites. Plant viruses are generally responsible for a significant decrease in plant and fruit growth, and even the death of the plant. The plant viruses are devasting fields worldwide, causing huge loss in crop yield each year. This study highlights the atomic structures of ArMV and BBSV, as well as the first data about the CaMV capsid and its transmission protein.; La cryo-microscopie électronique a connu une révolution majeure ces dernières années, liée à des évolutions technologiques importantes, tant au niveau des microscopes, que des caméras ou des logiciels de traitement d’images. Ainsi, avec l’arrivée de microscopes électroniques plus stables mécaniquement et électroniquement, il est possible d’enregistrer plusieurs milliers d’images de façon automatique en quelques jours, et par conséquent d’obtenir un jeu initial d’images conséquent des particules des complexes protéiques étudiés. Sauf que maintenant, il ne s’agit plus d’image au sens strict, mais de film. En effet, les nouvelles caméras, dites à détection directe d’électrons, permettent de décomposer l’image en plusieurs fractions d’images au cours de l’exposition, et ce, avec une sensibilité dix fois supérieure par rapport à celle des anciennes caméras. L’analyse de ces fractions d’images a permis de montrer que les particules protéiques, bien que piégées dans une mince pellicule de glace, bougeaient sous l’effet du faisceau d’électrons. L’alignement des fractions et leur sommation permettent ainsi de corriger ces mouvements, améliorant la qualité du signal contenu dans chaque image. Ainsi, alors que pendant des dizaines d’années, les informations structurales extraites des images des microscopes électroniques étaient limitées à la moyenne résolution, c’est à dire entre 5 et 15 Å de résolution, nous voyons apparaître depuis ces deux-trois dernières années, de très nombreuses cartes de densités électroniques de complexes protéiques issues de la microscopie électronique, à des résolutions inférieures à 4 Å, permettant de construire des modèles atomiques à l’aide d’outils jusqu’alors réservés à la cristallographie aux rayons X. C’est dans ce contexte, que j’ai étudié par cryo-microscopie électronique et traitement d’images, l’organisation structurale de trois virus de plante :-Le virus de la mosaïque de l’arabette (ArMV), un Nepovirus uniquement transmis par le nématode Xiphinema diversicaudatum, qui est responsable de la maladie du court-noué de la vigne. -Le virus de la tâche de la fève (BBSV), un Comovirus transmis par les coléoptères, responsable de la dégénération chez les légumineuses.-Le virus de la mosaïque du chou-fleur (CaMV), un Caulimovirus servant de virus modèle pour l’étude de la transmission des virus non circulants.Les virus sont des parasites endocellulaires obligatoires, dont l’efficacité dépend de leur capacité de réplication au sein de la cellule infectée et de leur transmission vers de nouveaux hôtes. En raison de l’immobilité des plantes, les phytovirus font souvent appel à des vecteurs pour la transmission plante à plante, qui sont principalement des insectes, des nématodes, des champignons ou des acariens. Les phytovirus sont généralement responsables d’une baisse importante de croissance de la plante et des fruits, voire de la mort de l’hôte infecté. Les dégâts ainsi causés engendrent des pertes de rendement dans les cultures partout dans le monde, se traduisant par d’énormes pertes économiques pour les cultivateurs. Ce travail de thèse présente les structures atomiques de l’ArMV et du BBSV obtenues par cryo-microscopie électronique, ainsi que les premiers résultats obtenus sur la structure de la capside du CaMV, et sa protéine de transmission P2.

National audience

Viruses possessing a non-segmented genome require a specific recognition of their nucleic acid to ensure its protection in a capsid. A similar feature exists for viruses having a segmented genome, usually consisting of viral genomic segments joined together into one viral entity. While this appears as a rule for animal viruses, the majority of segmented plant viruses package their genomic segments individually. To ensure a productive infection, all viral particles and thereby all segments have to be present in the same cell. Progression of the virus within the plant requires as well a concerted genome preservation to avoid loss of function. In this review, we will discuss the “life aspects” of chosen phytoviruses and argue for the existence of RNA-RNA interactions that drive the preservation of viral genome integrity while the virus progresses in the plant. © 2016 by the authors; licensee MDPI, Basel, Switzerland.

A revolution has taken over the world of cryo-electron microscopy for the last years, by dint of a major breakthrough both in technology, with the rise of new microscopes and cameras, and in image processing. With the advent of high-end microscopes, mechanically and electronically more stable, one can expect to record an initial data set of thousand images in few days, thanks to automated acquisition. Besides, the new direct electron detectors can not only record images, but also movies with a better sensitivity than the one we used to have. The movie processing revealed the existence of a beam-induced motion occurring during acquisition. The correction of the motion through frame alignment improves significantly the quality of data. Thus, cryo-electron microscopy was only limited to a middle resolution range (5 to 15 Å) until two or three years ago, when several density maps above 4 Å started to appear, allowing the building of atomic model using tools that were only restricted to X-ray crystallography.In this context, I have studied the structural organization of three plant viruses, using cryo-electron microscopy and image processing:-Arabis Mosaic Virus (ArMV), it’s a Nepovirus only transmitted by the nematode Xiphinema diversicaudatum, responsible for disease of vineyards.-Broad Bean Stain Virus (BBSV), it’s a Comovirus transmitted by beetles, responsible for the degeneration of leguminous plants.-Cauliflower Mosaic Virus (CaMV), it’s a Caulimovirus used as model to characterize the transmission of non circulative viruses.Viruses are obligate intracellular parasites, which efficiency is directly related to its replicative capacity inside the infected cell, and its transmission to new hosts. Due to the immobility of plants, plant viruses often use vectors for the transmission plant to plant, which are mainly insects, nematodes, fungi or mites. Plant viruses are generally responsible for a significant decrease in plant and fruit growth, and even the death of the plant. The plant viruses are devasting fields worldwide, causing huge loss in crop yield each year. This study highlights the atomic structures of ArMV and BBSV, as well as the first data about the CaMV capsid and its transmission protein., La cryo-microscopie électronique a connu une révolution majeure ces dernières années, liée à des évolutions technologiques importantes, tant au niveau des microscopes, que des caméras ou des logiciels de traitement d’images. Ainsi, avec l’arrivée de microscopes électroniques plus stables mécaniquement et électroniquement, il est possible d’enregistrer plusieurs milliers d’images de façon automatique en quelques jours, et par conséquent d’obtenir un jeu initial d’images conséquent des particules des complexes protéiques étudiés. Sauf que maintenant, il ne s’agit plus d’image au sens strict, mais de film. En effet, les nouvelles caméras, dites à détection directe d’électrons, permettent de décomposer l’image en plusieurs fractions d’images au cours de l’exposition, et ce, avec une sensibilité dix fois supérieure par rapport à celle des anciennes caméras. L’analyse de ces fractions d’images a permis de montrer que les particules protéiques, bien que piégées dans une mince pellicule de glace, bougeaient sous l’effet du faisceau d’électrons. L’alignement des fractions et leur sommation permettent ainsi de corriger ces mouvements, améliorant la qualité du signal contenu dans chaque image. Ainsi, alors que pendant des dizaines d’années, les informations structurales extraites des images des microscopes électroniques étaient limitées à la moyenne résolution, c’est à dire entre 5 et 15 Å de résolution, nous voyons apparaître depuis ces deux-trois dernières années, de très nombreuses cartes de densités électroniques de complexes protéiques issues de la microscopie électronique, à des résolutions inférieures à 4 Å, permettant de construire des modèles atomiques à l’aide d’outils jusqu’alors réservés à la cristallographie aux rayons X. C’est dans ce contexte, que j’ai étudié par cryo-microscopie électronique et traitement d’images, l’organisation structurale de trois virus de plante :-Le virus de la mosaïque de l’arabette (ArMV), un Nepovirus uniquement transmis par le nématode Xiphinema diversicaudatum, qui est responsable de la maladie du court-noué de la vigne. -Le virus de la tâche de la fève (BBSV), un Comovirus transmis par les coléoptères, responsable de la dégénération chez les légumineuses.-Le virus de la mosaïque du chou-fleur (CaMV), un Caulimovirus servant de virus modèle pour l’étude de la transmission des virus non circulants.Les virus sont des parasites endocellulaires obligatoires, dont l’efficacité dépend de leur capacité de réplication au sein de la cellule infectée et de leur transmission vers de nouveaux hôtes. En raison de l’immobilité des plantes, les phytovirus font souvent appel à des vecteurs pour la transmission plante à plante, qui sont principalement des insectes, des nématodes, des champignons ou des acariens. Les phytovirus sont généralement responsables d’une baisse importante de croissance de la plante et des fruits, voire de la mort de l’hôte infecté. Les dégâts ainsi causés engendrent des pertes de rendement dans les cultures partout dans le monde, se traduisant par d’énormes pertes économiques pour les cultivateurs. Ce travail de thèse présente les structures atomiques de l’ArMV et du BBSV obtenues par cryo-microscopie électronique, ainsi que les premiers résultats obtenus sur la structure de la capside du CaMV, et sa protéine de transmission P2.

National audience; Vector-borne viruses can induce changes in the phenotype of their host plants that may in turninfluence the frequency and nature of host–vector interactions Manipulation of vectorbehaviour by phytoviruses usually facilitates their propagation and seems to convergeaccording to the virus transmission mode. However, to our knowledge, this convergence hasnever been related to the vector transmission efficiency. We investigated the effects ofinfection of Camelina sativa by the persistent Turnip Yellows Virus and the semi-persistentCauliflower Mosaic Virus on (i) arrestment and dispersal, (ii) feeding behaviour (usingelectropenetrography) and (iii) physiology of two aphid species: the polyphagous Myzuspersicae and the Brassicaceae specialist Brevicoryne brassicae. Results showed TuYV-infectedcamelina induced positive effects on the feeding behaviour and physiology of Myzus persicae,a vector with high transmission efficiency; but induced negative effects on Brevicorynebrassicae, a poor vector of TuYV. CaMV-infected plants had similar effects on both aphidspecies showing equivalent transmission efficiency for this virus. In conclusion, viralmanipulation of vector behaviour is likely to depend not only on the virus mode oftransmission, which is generally considered as a common assumption, but also on the aphidtransmission efficiency.

National audience

International audience; Phytoviruses are highly prevalent in plants worldwide, including vegetables and fruits. Humans, and more generally animals, are exposed daily to these viruses, among which several are extremely stable. It is currently accepted that a strict separation exists between plant and vertebrate viruses regarding their host range and pathogenicity, and plant viruses are believed to infect only plants. Accordingly, plant viruses are not considered to present potential pathogenicity to humans and other vertebrates. Notwithstanding these beliefs, there are many examples where phytoviruses circulate and propagate in insect vectors. Several issues are raised here that question if plant viruses might further cross the kingdom barrier to cause diseases in humans. Indeed, there is close relatedness between some plant and animal viruses, and almost identical gene repertoires. Moreover, plant viruses can be detected in non-human mammals and humans samples, and there are evidence of immune responses to plant viruses in invertebrates, non-human vertebrates and humans, and of the entry of plant viruses or their genomes into non-human mammal cells and bodies after experimental exposure. Overall, the question raised here is unresolved, and several data prompt the additional extensive study of the interactions between phytoviruses and non-human mammals and humans, and the potential of these viruses to cause diseases in humans.

In Côte d'Ivoire, the S2 strain of #Rice yellow mottle virus$ (RYMV) predominated in the forested zones, including the "rice belt" to the west, in each of the cropping systems where rice was grown. The S1 strain occurred more frequently in the northern Guinean savanna, and only S1 isolates were found further north in the Sahelo-Soudanian zones. In mixed infection, S2 dominated over S1 both in viral capsid and RNA contents under temperature regimes encompassing those observed in savanna and forested zones of Côte d'Ivoire. There was no evidence of interactions in virus accumulation between the West African strains S1 or S2 with the more distantly related East African strain S4. Field trials emphasized the impact of RYMV, which induced yield losses of 40 to 60% in several widely grown cultivars of #Oryza sativa indica$ and #O. sativa japonica$. We report the high resistance of the #O. indica$ cv. Gigante under field conditions which was apparent with all the S1 and S2 isolates tested. Responses in RYMV infection of several cultivars were isolate dependent. With most differential cultivars, responses were not strain specific, with the exception of the #O. Japonica$ cv. Idsa6, in which the S2 isolates always induced higher yield losses than the S1 isolates. (Résumé d'auteur)

Rice yellow mottle virus (RYMV) is a major pathogen that dramatically reduces rice production in many African countries. RYMV belongs to the genus sobemovirus, one group of plant viruses with icosahedral capsids and single-stranded, positive-sense RNA genomes.The structure of RYMV was determined and refined to 2.8 A resolution by X-ray crystallography. The capsid contains 180 copies of the coat protein subunit arranged with T = 3 icosahedral symmetry. Each subunit adopts a jelly-roll beta sandwich fold. The RYMV capsid structure is similar to those of other sobemoviruses. When compared with these viruses, however, the betaA arm of the RYMV C subunit, which is a molecular switch that regulates quasi-equivalent subunit interactions, is swapped with the 2-fold-related betaA arm to a similar, noncovalent bonding environment. This exchange of identical structural elements across a symmetry axis is categorized as 3D domain swapping and produces long-range interactions throughout the icosahedral surface lattice. Biochemical analysis supports the notion that 3D domain swapping increases the stability of RYMV.The quasi-equivalent interactions between the RYMV proteins are regulated by the N-terminal ordered residues of the betaA arm, which functions as a molecular switch. Comparative analysis suggests that this molecular switch can also modulate the stability of the viral capsids.

Three cultivars of #Oryza sativa$ (IR64, Azucena, and Gigante) and four cultivars of #O. glaberina$ (Tog5681, Tog5673, CG14, and SG329) were evaluated for their resistance to two isolates of rice yellow mottle virus (RYMV) by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) and symptomatology. Cultivars Tog5681 and Gigante were highly resistant, and no symptoms were observed when either virus isolate was inoculated at 10 or 20 days postgermination and assayed by ELISA at 7, 14, 22, 35, 50, or 64 days postinoculation. Azucena showed a partial resistance, whereas the other cultivars were susceptible. Symptom appearance was associated with increase in ELISA absorbance in the systemically infected leaves. The best discrimination among the cultivars occurred when the plants were inoculated at 10 days postgermination. Crosses were made between the higly resistant (Gigante and Tog5681) and the susceptible (IR64) cultivars to determine the genetic basis of resistance to RMYV. Evaluation of F1 hybrids and interspecific progenies, as well as the segregation of resistance in F2 and F3 lines of the IR64 x Gigante cross, provided results consistent with the presence of a single recessive resistance gene common to Tog5681 and Gigante. (Résumé d'auteur)

A current paradigm in virology is that plant viruses cannot affect vertebrates and are not pathogenic for humans. However, several recent findings challenge this paradigm.Thus, plant viruses can be present in invertebrates, but also in vertebrates, and that this presence may be non neutral. First, sorne plant and animal viroses belong to same viral families, and can harbor almost identical gene repertoires. Second, there are many examples of plant viroses that circulate and multiply in insects. Third, plant viroses have been detected in vertebrates, including humans. Indeed, recent metagenomic studies showed that plant viruses were predominant RNA viruses in human stools. Fourth, immune responses against plant viroses have been detected in animals and humans. Finally, the presence of plant viroses in animais and humans may be non neutral, and some works have suggested their pathogenicity for insects and humans. The aim of this thesis was to investigate whether tobamoviruses may be pathogenic in humans. The first part of my work is a review of the literature of the reasons why plant viruses may cross the border from plants to vertebrates and on the presence and possible impact of these viruses in animals including humans. The second part focuses on exposure to tobamoviros and possible effects of these viroses for humans. In the Marseille geographical area, we showed the presence of Pepper mild mottle virus (PMMoV) in 7.2% of stools from patients tested and in 57% of food products containing hot peppers. In addition, PMMoV from food items was still infectious for plants and the presence of PMMoV in the stools of patients could be significantly associated with a specific immune response and clinical symptoms including fever, abdominal pain and pruritus. Then, we showed that TMV was present in the tobacco of all cigarettes tested and was infectious from half of the cigarettes. In addition, TMV RNA was detected in 45% of smokers' saliva that we tested. The third part of this manuscript focuses on the study of a possible pathogenic role of tobamoviroses, in particular TMV, for vertebrate animais through the use of mouse and cellular experimental models. We inoculated TMV by the intra-tracheal way to mice to mimic exposure to TMV-infected tobacco and TMV was also inoculated to murine macrophages. The results showed the persistence until 14 days of viroses in the lung tissue and in lung alveolar macrophages of mice. In addition, we detected TMV in the cytoplasm of murine macrophages up to 15 days after inoculation. In summary, our results suggest that the boundary between plant viroses and animal viroses is not as strict as it is commonly accepted and prompt to reassess the potential pathogenicity of these plant viroses for humans, especially in prospect of the use of vaccines with recombinant plant viroses.; Un paradigme actuel en virologie est que les virus de plantes ne peuvent pas affecter les animaux vertébrés et ne sont pas pathogènes pour 1'homme, qui est pourtant exposé quotidiennement à ces virus. Cependant, plusieurs éléments remettent en question ce paradigme. Ainsi, les virus de plantes peuvent être présents chez les invertébrés, mais aussi chez des vertébrés, et cette présence pourrait ne pas être neutre. Premièrement, certains virus végétaux et animaux appartiennent à de mêmes familles et peuvent posséder des répertoires de gènes quasi-identiques. Deuxièmement, il existe de nombreux exemples de phytovirus qui circulent et se multiplient chez les insectes. Troisièmement, des virus de plantes ont été détectés chez les animaux vertébrés, y compris chez l'homme. En particulier, des études récentes de métagénomique portant sur le virome intestinal humain ont mis en évidence que des virus de plantes étaient très majoritaires dans les selles. Quatrièmement, des réponses immunitaires contre des virus de plantes ont été détectées chez des animaux et chez l'homme. De plus, la présence des virus de plantes chez les animaux et l'homme pourraient ne pas être neutre, et des travaux ont suggéré leur pathogénicité chez les insectes et l'homme. L'objectif de cette Thèse a été d'étudier si les tobamovirus peuvent être pathogènes chez l'homme. La première partie de mon travail correspond à une revue de la littérature portant sur la présence et l'impact potentiel des virus de plantes chez les animaux dont l'homme. La seconde partie porte sur l'exposition aux tobamovirus et les effets possibles de ces virus des tobamovirus chez l'homme. Dans la région de Marseille, nous avons montré la présence du Pepper mild mottle virus (PMMoV) dans 7.2% des selles de patients et dans 57% des produits alimentaires à base de piment. De plus, le PMMoV peut rester infectieux dans les aliments et la présence du PMMoV dans les selles de patients a pu être associée de façon significative à une réponse immunitaire spécifique et des signes cliniques (fièvres, douleurs abdominales ou prurit). De plus, nous avons montré que le Tobacco mosaic virus (TMV) était présent dans le tabac de toutes les cigarettes testées et restait infectieux dans une cigarette sur 2. Par ailleurs, nous avons montré que ce virus était retrouvé dans 45% des salives de fumeurs testées. La troisième partie de ce travail porte sur l'étude d'un éventuel rôle pathogène des tobamovirus, notamment le TMV, pour les animaux vertébrés, via l'utilisation de modèles expérimentaux murin et cellulaire. Nous avons inoculé des particules virales de TMV à des souris par voie intra-trachéale afm de mimer l'exposition au TMV via le tabac de cigarette, et avons également inoculé du TMV à des macrophages murins. Les résultats ont montré chez la souris une persistance du virus jusqu'à 14 jours dans le tissu pulmonaire et les macrophages pulmonaires. De plus, nous avons détecté du TMV dans le cytoplasme des macrophages murins jusqu'à 15 jours après inoculation. En résumé, nos résultats suggèrent que la frontière entre virus de plantes et virus d'animaux n'est pas aussi stricte qu'il est communément admis et incitent à ré-évaluer l'éventuel pathogénicité des phytovirus pour l'homme, particulièrement dans la perspective d'une utilisation vaccinale de virus de plantes recombinants.

A current paradigm in virology is that plant viruses cannot affect vertebrates and are not pathogenic for humans. However, several recent findings challenge this paradigm.Thus, plant viruses can be present in invertebrates, but also in vertebrates, and that this presence may be non neutral. First, sorne plant and animal viroses belong to same viral families, and can harbor almost identical gene repertoires. Second, there are many examples of plant viroses that circulate and multiply in insects. Third, plant viroses have been detected in vertebrates, including humans. Indeed, recent metagenomic studies showed that plant viruses were predominant RNA viruses in human stools. Fourth, immune responses against plant viroses have been detected in animals and humans. Finally, the presence of plant viroses in animais and humans may be non neutral, and some works have suggested their pathogenicity for insects and humans. The aim of this thesis was to investigate whether tobamoviruses may be pathogenic in humans. The first part of my work is a review of the literature of the reasons why plant viruses may cross the border from plants to vertebrates and on the presence and possible impact of these viruses in animals including humans. The second part focuses on exposure to tobamoviros and possible effects of these viroses for humans. In the Marseille geographical area, we showed the presence of Pepper mild mottle virus (PMMoV) in 7.2% of stools from patients tested and in 57% of food products containing hot peppers. In addition, PMMoV from food items was still infectious for plants and the presence of PMMoV in the stools of patients could be significantly associated with a specific immune response and clinical symptoms including fever, abdominal pain and pruritus. Then, we showed that TMV was present in the tobacco of all cigarettes tested and was infectious from half of the cigarettes. In addition, TMV RNA was detected in 45% of smokers' saliva that we tested. The third part of this manuscript focuses on the study of a possible pathogenic role of tobamoviroses, in particular TMV, for vertebrate animais through the use of mouse and cellular experimental models. We inoculated TMV by the intra-tracheal way to mice to mimic exposure to TMV-infected tobacco and TMV was also inoculated to murine macrophages. The results showed the persistence until 14 days of viroses in the lung tissue and in lung alveolar macrophages of mice. In addition, we detected TMV in the cytoplasm of murine macrophages up to 15 days after inoculation. In summary, our results suggest that the boundary between plant viroses and animal viroses is not as strict as it is commonly accepted and prompt to reassess the potential pathogenicity of these plant viroses for humans, especially in prospect of the use of vaccines with recombinant plant viroses., Un paradigme actuel en virologie est que les virus de plantes ne peuvent pas affecter les animaux vertébrés et ne sont pas pathogènes pour 1'homme, qui est pourtant exposé quotidiennement à ces virus. Cependant, plusieurs éléments remettent en question ce paradigme. Ainsi, les virus de plantes peuvent être présents chez les invertébrés, mais aussi chez des vertébrés, et cette présence pourrait ne pas être neutre. Premièrement, certains virus végétaux et animaux appartiennent à de mêmes familles et peuvent posséder des répertoires de gènes quasi-identiques. Deuxièmement, il existe de nombreux exemples de phytovirus qui circulent et se multiplient chez les insectes. Troisièmement, des virus de plantes ont été détectés chez les animaux vertébrés, y compris chez l'homme. En particulier, des études récentes de métagénomique portant sur le virome intestinal humain ont mis en évidence que des virus de plantes étaient très majoritaires dans les selles. Quatrièmement, des réponses immunitaires contre des virus de plantes ont été détectées chez des animaux et chez l'homme. De plus, la présence des virus de plantes chez les animaux et l'homme pourraient ne pas être neutre, et des travaux ont suggéré leur pathogénicité chez les insectes et l'homme. L'objectif de cette Thèse a été d'étudier si les tobamovirus peuvent être pathogènes chez l'homme. La première partie de mon travail correspond à une revue de la littérature portant sur la présence et l'impact potentiel des virus de plantes chez les animaux dont l'homme. La seconde partie porte sur l'exposition aux tobamovirus et les effets possibles de ces virus des tobamovirus chez l'homme. Dans la région de Marseille, nous avons montré la présence du Pepper mild mottle virus (PMMoV) dans 7.2% des selles de patients et dans 57% des produits alimentaires à base de piment. De plus, le PMMoV peut rester infectieux dans les aliments et la présence du PMMoV dans les selles de patients a pu être associée de façon significative à une réponse immunitaire spécifique et des signes cliniques (fièvres, douleurs abdominales ou prurit). De plus, nous avons montré que le Tobacco mosaic virus (TMV) était présent dans le tabac de toutes les cigarettes testées et restait infectieux dans une cigarette sur 2. Par ailleurs, nous avons montré que ce virus était retrouvé dans 45% des salives de fumeurs testées. La troisième partie de ce travail porte sur l'étude d'un éventuel rôle pathogène des tobamovirus, notamment le TMV, pour les animaux vertébrés, via l'utilisation de modèles expérimentaux murin et cellulaire. Nous avons inoculé des particules virales de TMV à des souris par voie intra-trachéale afm de mimer l'exposition au TMV via le tabac de cigarette, et avons également inoculé du TMV à des macrophages murins. Les résultats ont montré chez la souris une persistance du virus jusqu'à 14 jours dans le tissu pulmonaire et les macrophages pulmonaires. De plus, nous avons détecté du TMV dans le cytoplasme des macrophages murins jusqu'à 15 jours après inoculation. En résumé, nos résultats suggèrent que la frontière entre virus de plantes et virus d'animaux n'est pas aussi stricte qu'il est communément admis et incitent à ré-évaluer l'éventuel pathogénicité des phytovirus pour l'homme, particulièrement dans la perspective d'une utilisation vaccinale de virus de plantes recombinants.

Un virus a été récemment isolé de l'Arachide dans la région septentrionale de la Côte d'Ivoire, pays où il n'avait pas encore été diagnostiqué. Il provoque, sur les feuilles, des marbrures, des dépressions internervaires ainsi que des taches très typées vert clair et vert foncé. Ce virus a été caractérisé ; il s'agit d'une souche du virus de la Marbrure de l'Arachide (Peanut Mottle Virus), virus membre du groupe des Potyvirus ; les études ont porté sur la gamme des plantes hôtes, le mode de transmission, la morphologie des particules, les propriétés physico-chimiques et sérologiques, en comparaison avec d'autres virus de l'Arachide. (Résumé d'auteur)

International audience

Etude de la dispersion du Grapevine Leafroll-associated virus 1 (GLRaV-1, Ampelovirus, Closteroviridae) par la cochenille Phenacoccus aceris (Pseudococcidae). 7e Congrès de la Société Française de Phytopathologie

International audience

Rice tungro disease is caused by rice tungro bacilliform virus (RTBV), which is responsible for the symptoms, and rice tungro spherical virus (RTSV), which assists transmission of both viruses by leafhoppers. Transgenic #japonica$ rice plants (#Oryza sativa$) were produced containing the RTSV replicase (Rep) gene in the sense or antisense orientation. Over 70% of the plants contained one to five copies of the Rep gene, with integration occurring at a single locus in most cases. Plants producing antisense sequences exhibited significant but moderate resistance to RTSV (60%) ; accumulation of antisense RNA was substantial, indicating that the protection was not of the homology-dependent type. Plants expressing the full-length Rep gene, as well as a truncated Rep gene, in the (+)-sense orientation were 100% resistant to RTSV even when challenged with a high level of inoculum. Accumulation of viral RNA was low, leading us to conclude that RTSV Rep-medicated resistance is not protein-mediated but is of the cosuppression type. Resistance was effective against geographically distinct RTSV isolates. In addition, RTSV-resistant transgenic rice plants were unable to assist transmission of RTBV. Such transgenic plants could be used in an epidemiological approach to combat the spread of the tungro disease. (Résumé d'auteur)

International audience

International audience; Most phytoviruses rely on vectors for their spread and survival. Although a great variety of virus vectors have been described, there are relatively few different mechanisms mediating virus transmission by vectors: virions can either be internalized into vector cells where replication may or may not take place or they can simply be adsorbed on the vector's surface or cuticle. Virus transmission by vectors requires tight associations between viral proteins, generally capsid proteins, and vector compounds, usually referred to as receptors. This review will focus on the viral determinants involved in virus transmission. Only the best-known models for which molecular data are available are described.

The objective of this work was to determine the inheritance of cotton blue disease resistance by cotton plants. Populations derived from the CD 401 and Delta Opal resistant varieties were evaluated, through a greenhouse test with artificial inoculation by viruliferous aphids. Cotton blue disease resistance is conditioned by one dominant gene, both in CD 401 and Delta Opal varieties. O objetivo deste trabalho foi determinar a herança da resistência do algodoeiro à doença-azul. Populações derivadas das variedades resistentes CD 401 e Delta Opal foram avaliadas em casa de vegetação, por meio da inoculação de pulgões virulíferos. A resistência à doença-azul do algodoeiro é condicionada por um gene dominante, tanto em 'DC 401' quanto em 'Delta Opal'.