Diversité génétique et variabilité du pouvoir pathogène du Sugarcane yellow leaf virus, agent causal de la feuille jaune de la canne à sucre

Abu Ahmad Youssef. 2006. Diversité génétique et variabilité du pouvoir pathogène du Sugarcane yellow leaf virus, agent causal de la feuille jaune de la canne à sucre. Montpellier : ENSAM, 227 p. Thèse de doctorat : Biologie des organismes : Ecole nationale supérieure agronomique de Montpellier

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Titre anglais : Genetic diversity and variability in pathogenicity of Sugarcane yellow leaf virus the causal agent of yellow leaf of sugarcane

Encadrement : Rott, Philippe

Résumé : Sugarcane yellow leaf virus (SCYLV) is a Polerovirus of the family Luteoviridae and the causal agent of yellow leaf, an emerging disease of sugarcane. Four genotypes of SCYLV (BRA for Brazil, CUB for Cuba, PER for Peru and REU for Reunion) were identified by phylogenetic analyses of the genome of 14 virus isolates from Brazil, China, Colombia, Cuba, Florida, India and Reunion Island. Specific primers were designed to differentiate these genotypes by RT-PCR, and a unique fragment was amplified from each, with the exception of genotypes BRA and PER which are phylogenetically close and which were named genotype BRA-PER. Genotyping by RT-PCR of 245 virus isolates from 18 sugarcane production areas showed that genotype BRA-PER is widespread in the world. In contrast, genotypes CUB and REU were found in only four locations each. In Guadeloupe, the coexistence of genotypes BRAPER, CUB and REU revealed local transmission of these three genotypes by the aphid vector Melanaphis sacchari. However, nearly exclusive presence of genotype BRA-PER in Brazil and genotype REU in Reunion Island also suggested the existence of strong interactions between SCYLV genotypes and their environment, and therefore different evolution events within this virus. The high percentage of diversity between genotype CUB isolates and isolates of the other genotypes led us to propose the reclassification of CUB isolates within a new species called Sugarcane yellow leaf Cuba virus (SCYLCV). The evolution history of SCYLV was traced by phylogenetic studies and analysis of evolutionary events in the viral genome (recombinations, deletions, insertions) specific to some isolates, and detection of selective pressures on ORFs and positive selection of codons. The occurrence of several strains of SCYLV was demonstrated by inoculation of eight sugarcane varieties with genotypes BRA-PER, CUB and REU via M. sacchari, as well as comparison of virus populations and growth characteristics of two sugarcane varieties naturally infected by genotypes BRA-PER and REU. The genetic origin of these variations in pathogenicity remains to be elucidated.

Résumé (autre langue) : Le Sugarcane yellow leaf virus (SCYLV) est un Polerovirus de la famille des Luteoviridae et l'agent causal de la feuille jaune, une maladie émergente de la canne à sucre. Quatre génotypes du SCYLV (BRA pour Brésil, CUB pour Cuba, PER pour Pérou et REU pour Réunion) ont été identifiés grâce à l'analyse phylogénétique du génome de 14 isolats viraux originaires du Brésil, de Chine, de Colombie, de Cuba, de Floride, d'Inde et de La Réunion. Des amorces spécifiques ont été dessinées pour différencier par RT-PCR ces génotypes et un fragment unique a été amplifié à partir de chacun d'entre eux, à l'exception des génotypes BRA et PER qui sont assez proches et qui ont été désignés génotype BRA-PER. Le génotypage par RT-PCR de 245 isolats viraux originaires de 18 pays producteurs de canne à sucre a permis de montrer que le génotype BRA-PER est largement répandu dans le monde. En revanche, les génotypes CUB et REU ont été trouvés dans seulement quatre pays chacun. La co-existence des génotypes BRA-PER, CUB et REU en Guadeloupe révèle la transmission locale de ces trois génotypes par le puceron vecteur Melanaphis sacchari. Néanmoins, la présence quasi exclusive du génotype BRA-PER au Brésil et du génotype REU à La Réunion suggère aussi l'existence de fortes interactions entre les génotypes du SCYLV et leur environnement, et donc des évolutions différentes de ce virus. Le pourcentage de diversité élevé des isolats du génotype CUB par rapport aux isolats des autres génotypes nous a conduit à proposer leur reclassement au sein d'une nouvelle espèce, le Sugarcane yellow leaf Cuba virus (SCYLCV). L'histoire évolutive du SCYLV a pu être retracée par des études phylogénétiques, par la mise en évidence de remaniements génomiques (recombinaisons, délétions, insertions) propres à certains isolats, de différentiels de pressions sélectives sur les ORFs et de codons sélectionnés positivement. L'existénce de plusieurs souches virales au sein du SCYLV a été démontrée grâce à l'inoculation de huit variétés de canne à sucre avec les génotypes BRA-PER, CUB et REU via M. sacchari, ainsi que la comparaison du comportement de deux variétés de canne à sucre naturellement infectées par les génotypes BRA-PER et REU. L'origine génétique de ces variations de pathogénie reste à être élucidée.

Mots-clés Agrovoc : Saccharum, canne à sucre, Xanthomonas albilineans, virus des végétaux, Lutéovirus, pouvoir pathogène, variation génétique, génotype, agent pathogène, PCR, Polerovirus