La multiplicité d'infection cellulaire chez les virus de plantes: caractérisation et mécanismes de régulation. – MOI

Au sein des populations virales, les interactions entre différents génotypes viraux (variants ou mutants) sont à l’origine de la compétition, différentes formes «d’actions collectives», la complémentation fonctionnelle et la recombinaison, autant de phénomènes qui modulent profondément leur biologie, et leur évolution. Dans les hôtes pluricellulaires, l’intensité de ces interactions est définie en grande partie par le fait que les variants viraux co-existent (ou pas) à l’intérieur de chaque cellule infectée. Le paramètre clef que nous étudierons ici est donc le nombre de génomes viraux qui participent à l’infection de chaque cellule lors du processus naturel de l’invasion de l’hôte : la multiplicité d’infection cellulaire (dénommée MOI).

Une MOI élevée favorisent la complémentation, la recombinaison et toutes formes d’action collective. Cependant, elle augmente aussi la compétition entre variants, et peut provoquer l’apparition de « tricheurs » tels que les particules défectives interférentes. Au-delà, la MOI peut aussi influencer la taille efficace des populations virales intra-hôte, et donc affecter la balance dérive-génétique/sélection. Remarquablement, chez les virus de plantes qui sont souvent acquis par leurs insectes vecteurs dans une ou quelques rares cellules de la plante hôte, la MOI peut enfin influencer la diversité génétique de l’échantillon viral transmis d’hôte en hôte. Il ne serait donc pas surprenant que différentes espèces virales aient développé des mécanismes qui limitent ou facilitent la MOI, puisqu’à l’évidence de très nombreux compromis (trade-off) semblent liés à ce paramètre.

Malgré son intérêt fondamental incontournable, la MOI est très rarement prise en compte dans les modèles théoriques de l’évolution virale, en particulier les modèles concernant l’évolution de la virulence. Cette situation est liée à la méconnaissance quasi-totale des valeurs réelles de ce paramètre. Il n’existe en effet à ce jour qu’une estimation expérimentale chez un baculovirus d’insecte, et une chez un tobamovirus de plantes. De plus chacune de ces estimations est issue d’une mesure à une seule étape du cycle : tardif à la mort de l’insecte dans le premier cas, et précoce dans la première feuille infectée dans le deuxième. La question d‘une possible variation dynamique des valeurs de MOI durant l’invasion de l’hôte reste encore totalement inexplorée.

Nos résultats concernant le Cauliflower mosaic virus (CaMV) montrent des valeurs de MOI très dynamiques au cours de l’invasion de la plante hôte (variations de MOI en fonction du temps et de la localisation dans l’hôte), pouvant atteindre un maximum élevé (environ 13 génomes viraux par cellule). Par contre, nos données préliminaires sur le Turnip mosaic virus (TuMV) suggèrent une MOI très faible (proche de 1) dans le même hôte, avec des variations elles aussi très faibles. Au vu de la situation contrastée pour ces deux espèces, il se pourrait que la MOI soit un trait contrôlé par les virus et que différentes espèces virales suivent des stratégies opposées : forte ou faible MOI.

Vu l’originalité conceptuelle de la question de la MOI chez les virus, son intérêt fondamental et ses possibles implications pratiques à long terme, nous proposons un projet innovant et très ambitieux avec les objectifs suivants :

i) réaliser la première étude approfondie de la MOI et de ses variations dynamiques chez plusieurs virus infectant des hôtes eucaryotes (virus de plantes)
ii) démontrer que la MOI est un véritable trait d’histoire de vie, contrôlé par les virus
iii) identifier les mécanismes régulateurs mis en jeux.
iv) tester l’existence d’une corrélation directe entre MOI au niveau cellulaire et taille efficace des populations virales.