Régulation de la formule génomique d'un nanovirus dans sa plante hôte - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2023

Regulation of the genome formula of a nanovirus in its host plant

Régulation de la formule génomique d'un nanovirus dans sa plante hôte

Résumé

Multipartite viruses are characterized by their genome divided into several genome segments, each individually encapsidated in a viral particle. A particular feature of the segmented nature of their genomes is the unequal accumulation of different genome segments in infected tissues. The reproducible and host specific pattern of accumulation of genome segments is referred to as the "genome formula". Some experimental results suggest that the genome formula plays a functional role in regulating viral gene expression by modulating gene copy number. However, the mechanisms regulating the genomic formula were entirely unknown. Using the octopartite faba bean necrotic stunt virus (FBNSV; family Nanoviridae) as a model, the objective of this thesis was to identify the mechanisms that shape the genome formula.We began by reviewing the literature on the replication mechanisms of Nanoviridae, looking for evidence of differential replication of genome segments that might explain the genome formula. Data on nanovirus replication is scarce and very often deduced by analogy from results on the Geminiviridae which, like the Nanoviridae, are single-stranded DNA phytoviruses. We have highlighted many gaps in our understanding of the replication mechanisms of Nanoviridae and Geminiviridae. Our literature review did not provide a formal explanation for our initial questioning, but enabled us to propose hypotheses on the involvement of the different replication modes of these viruses in viral replication and gene expression.In a second part, we have experimentally demonstrated that the two most frequent FBNSV genome segments in Vicia faba have a greater intrinsic capacity to accumulate in the tissues of this host than the other segments. However, this segment-level regulation is not sufficient to generate the genome formula, suggesting the involvement of additional mechanisms acting at the supra-segment level. Consistently, the absence of certain genome segments during systemic infection affects the accumulation of other segments, indicating that the genome formula is a property of the segment group. Taken together, these results demonstrate that the FBNSV genome formula is shaped by a complex process acting at both the level of the individual segment and the segment group.Finally, it has been established that the FBNSV genome formula changes drastically from one host to another, indicating that it is determined by the plant genotype. Furthermore, the importance of the host's physiological state on the genome formula has so far not been investigated. Having determined the genome formula of FBNSV in plants grown under different abiotic and biotic conditions, our initial results indicate that, surprisingly, the genome formula appears to be little affected by the physiological state of the plant.In conclusion, this thesis has established that the replication mechanisms of plant single-stranded DNA viruses could potentially be involved in gene copy number variation. The genome formula of the FBNSV results from processes acting at both the individual segment and supra-segment levels. Finally, the genome formula is subject to strong changes when moving from one host species to another, but overall appears to be robust to changes in the host's physiological state.
Les virus multipartites se caractérisent par leur génome divisé en plusieurs segments génomiques, chacun encapsidé individuellement dans une particule virale. Une particularité permise par la nature segmentée de leur génome est l'accumulation inégale des différents segments génomiques dans les tissus infectés. Le pattern reproductible et spécifique d'accumulation des segments génomiques au sein de l'hôte est désigné « formule génomique ». Quelques résultats expérimentaux laissent supposer que la formule génomique joue un rôle fonctionnel de régulation de l'expression des gènes viraux en modulant leur nombre de copies. Par ailleurs, les phénomènes qui la régulent étaient jusqu’alors entièrement inconnus. Ainsi, en prenant pour modèle le nanovirus octopartite faba bean necrotic stunt virus (FBNSV ; famille Nanoviridae), cette thèse avait pour objectif d’identifier les mécanismes qui façonnent la formule génomique.Nous avons d’abord recensé les connaissances sur les mécanismes de réplication des Nanoviridae disponibles dans la littérature, afin d’y déceler des informations indiquant une réplication différentielle des segments génomiques qui pourraient expliquer la formule génomique. Les données sur la réplication des nanovirus sont peu nombreuses et très souvent déduites des connaissances sur les Geminiviridae qui sont, comme les Nanoviridae, des phytovirus à ADN simple-brin. Nous avons mis en évidence de nombreux points d’ombre dans les connaissances sur les mécanismes de réplication des Nanoviridae et Geminiviridae. Nos recherches n’ont pas donné de réponse formelle à notre questionnement, mais ont permis d’émettre des hypothèses quant à l’implication des différents modes de réplication de ces virus dans la réplication et l’expression génique virale.Dans une seconde partie, nous avons expérimentalement démontré que les deux segments génomiques du FBNSV les plus fréquents dans V. faba possèdent une plus grande capacité intrinsèque à s'accumuler dans les tissus de cet hôte que les autres segments. Néanmoins, cette régulation à l’échelle du segment n’est pas suffisante pour générer la formule génomique, suggérant l'implication de mécanismes supplémentaires agissant au niveau supra-segmentaire. De manière cohérente, l’absence de certains segments génomiques au cours d'une infection systémique impacte l'accumulation des autres segments, indiquant que la formule génomique est une propriété du groupe de segments. L'ensemble de ces résultats démontre que la formule génomique du FBNSV est façonnée par un processus complexe agissant à la fois au niveau du segment individuel et du groupe de segments.Enfin, il est établi que la formule génomique du FBNSV change drastiquement d’un hôte à un autre, indiquant que celle-ci est déterminée par le génotype de la plante. Par ailleurs, l’importance de l’état physiologique de l’hôte sur la formule génomique n’a jusqu’à présent pas été documenté. Après avoir déterminé la formule génomique du FBNSV dans des plantes cultivées dans différentes conditions abiotiques et biotiques, nos premiers résultats indiquent que, de manière surprenante, la formule génomique semble peu impactée par l’état physiologique de la plante.En conclusion, cette thèse a permis d’établir que les mécanismes de réplication des virus à ADN simple-brin de plantes pourraient potentiellement être impliqués dans la régulation du nombre de copies des gènes viraux. La formule génomique du FBNSV résulte de processus agissant à la fois au niveau du segment individuel et au niveau supra-segment. Enfin, la formule génomique est sujette à de forts changements lors de passages d’une espèce hôte à une autre, mais elle semble globalement robuste aux modifications de l’état physiologique de l’hôte.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04622522 , version 1 (24-06-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04622522 , version 1

Citer

Mélia Bonnamy. Régulation de la formule génomique d'un nanovirus dans sa plante hôte. Micro et nanotechnologies/Microélectronique. Université de Montpellier, 2023. Français. ⟨NNT : 2023UMONG013⟩. ⟨tel-04622522⟩
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