Analyse du virome et des flux de virus entre populations de carottes cultivées et sauvages

Abstract

Les technologies de séquençage haut débit (HTS pour High-Throughput Sequencing) appliquées aux études de métagénomiques ont révolutionné notre vision de la biodiversité virale, avec un impact notable dans les domaines du phytodiagnostic et de l'écologie virale, permettant d’identifier tous les virus présents dans un échantillon sans connaissance préalable. Cependant, comme pour toute technologie, les stratégies HTS et les pipelines d’analyses des données générées doivent être validés pour garantir leur fiabilité. Ces évaluations sont basées sur la comparaison des performances théoriques et réelles, en utilisant des communautés virales de composition connue. Néanmoins, de telles études font encore largement défaut dans le domaine de la virologie végétale. Au cours de cette thèse, les défis méthodologiques et les questions écologiques liées à la description et à l'analyse des communautés de virus végétaux ont été abordés. Tout d’abord, des communautés synthétiques de phytovirus de complexités variables ont été utilisées pour évaluer les deux stratégies d'enrichissement des virus les plus utilisées dans les études de métagénomique, à savoir l’analyse des acides nucléiques associés aux virions (VANA, Virion-Associated Nucleic Acids) et l'analyse des ARN double brin (ARNdb). Nos résultats montrent que l'approche de l'ARNdb fournit systématiquement une description plus complète du virome à ARN mais, comme attendu, est peu performante pour les virus à ADN. Par ailleurs, on a pu mettre en évidence une corrélation robuste entre la profondeur de séquençage des échantillons et l'exhaustivité de la description du virome, ainsi que l'influence d'autres paramètres tels que la complexité du virome, l'utilisation de contigs et la longueur minimale des contigs. Dans une approche plus orientée vers des questions d’écologie, le virome de 45 populations de carottes sauvages (Daucus carota ssp. carota) et cultivées (Daucus carota ssp. sativus) récoltées en France et de six populations collectées en Espagne a été analysé en utilisant une approche HTS basée sur l’ARNdb. Les résultats ont permis de constater que: (i) les carottes présentent un virome particulièrement diversifié, riche en nouveaux virus qui ont ensuite été caractérisés au niveau moléculaire et (ii) le virome des carottes cultivées est très différent de celui des carottes sauvages. Les signatures virales entre ces deux populations montrent une présence différentielle de certains virus, mais aussi une prévalence différentielle d'autres virus. Sur la base de l'analyse de plantes individuelles, la diversité génétique des virus transmis par pucerons a été analysée, mettant en évidence une différenciation intraspécifique des populations virales entre hôtes sauvages et cultivés pour plusieurs de ces virus. Il s'agit d'un résultat particulièrement intéressant si l'on considère que les carottes cultivées et sauvages sont membres de la même espèce, et qu'elles représentent donc un pathosystème pour lequel peu de contraintes génétiques et botaniques sont attendues sur le flux de virus entre ces deux populations. Globalement, les résultats obtenus suggèrent un impact majeur des conditions de culture liées à l'agriculture dans la structuration de la richesse et de la composition du virome. Ils ont également montré l'existence de flux viraux entre les compartiments sauvage et cultivé mais aussi l'existence de barrières limitant ou empêchant les échanges de certains virus ou de certains groupes d'isolats viraux. Le pathosystème carotte utilisé ici a permis de mieux comprendre les viromes contrastés qui peuvent s'assembler chez des plantes étroitement apparentées à l'interface agro-écologique et fournissent une base pour des recherches plus approfondies sur les barrières biologiques et écologiques s’appliquant aux mouvements des virus, ainsi que sur les interactions entre virus transmis par pucerons dans un réseau complexe d'interdépendances mutuelles.