Bases génétiques et fonctionnelles de la durabilité des résistances polygéniques au virus Y de la pomme de terre (PVY) chez le piment (Capsicum annuum)

Les résistances génétiques permettent une lutte efficace contre les maladies des plantes cultivées mais sont limitées par les capacités d évolution des bioagresseurs ciblés. Chez le piment, le fonds génétique peut améliorer la durabilité de la résistance au PVY conférée par le gène majeur pvr23. L objectif de ma thèse était de caractériser les facteurs génétiques de l hôte conditionnant la durabilité du gène majeur en répondant aux questions suivantes : (i) Quels sont leurs actions sur l évolution des populations virales ? (ii) Correspondent-ils aux QTL (quantitative trait loci) de résistance partielle ? (iii) Sont-ils répandus au sein des ressources génétiques du piment ? Différentes expérimentations incluant des tests de résistances, d évolution expérimentale et de compétition entre différents variants viraux, ont montré que les facteurs du fonds génétique augmentant la durabilité de pvr23 agissaient en : (i) diminuant la concentration virale dans la plante, (ii) en réduisant les probabilités de mutations du PVY vers le contournement du gène pvr23 et (iii) en ralentissant la sélection des variants viraux contournants. La détection de QTL et la cartographie des facteurs génétiques affectant la fréquence de contournement de pvr23 (QTL de durabilité) a mis en évidence quatre régions du génome du piment qui, par des effets additifs ou épistatiques, expliquent 70% de la variabilité phénotypique observée. La cartographie comparée montre que trois des quatre QTL de durabilité co-localisent avec des QTL affectant la résistance partielle, suggérant que les QTL de résistance partielle ont un effet pléiotropique sur la durabilité d un gène majeur de résistance. L étude d une collection de 20 accessions de piment, porteuses de pvr23 ou pvr24(allèle très proche de pvr23) dans des fonds génétiques variés, a montré que les fonds génétiques favorables à la durabilité de ces allèles de résistance sont fréquents dans les ressources génétiques du piment. Ces résultats mettent en évidence que la durabilité d un gène majeur de résistance peut-être fortement augmentée lorsqu il est associé à des facteurs génétiques réduisant la multiplication du pathogène. De plus, la fréquence de contournement du gène majeur s est révélée être un caractère très héritable (h =0.87) et la détection de QTL affectant ce caractère est possible. La sélection directe pour de tels QTL est donc envisageable et ouvre de nouvelles perspectives pour préserver la durabilité des gènes majeurs de résistance utilisés en sélection variétale.Genetic resistances provide an efficient control of crop diseases but are limited by pathogen adaptation.In pepper, the durability of the pvr23 allele, conferring resistance to Potato virus Y (PVY), was demonstrated todepend on the plant genetic background. The aim of my PhD thesis was to characterize the host genetic factorsaffecting the durability of the major resistance gene pvr23 and to answer to the following question s: (i) What istheir action on the evolution of the viral population? (ii) Is there identity between the QTLs (quantitative traitloci) controlling the partial resistance and the QTLs affecting the durability of pvr23? (iii) Are these genetic factorswidespread among the genetic resources of pepper? Various experiments including resistance testing,experimental evolution and competition between various PVY variants, enabled to show that the genetic factorsaffecting the durability of pvr23 acted in: (i) decreasing the viral accumulation, (ii) decreasing the probability ofacquisition of resistance breaking (RB) mutations by PVY and (iii) slowing down the selection of RB variants. QTLdetection and mapping of genetic factors affecting the frequency of pvr23 RB showed that four loci actingadditively and in epistatic interactions explained together 70% of the variance of pvr23 breakdown frequency.Comparative mapping between these QTLs and QTLs affecting partial resistance showed that three of the fourQTLs controlling the frequency of pvr23 RB are also involved in quantitative resistance, suggesting that QTLs forquantitative resistance have a pleiotropic effect on the durability of the major resistance gene. Analysis of acollection of 20 pepper accessions, carrying pvr23 or pvr24 (allele closely related to pvr23) in various geneticbackgrounds, showed that genetic backgrounds favorable to the durability of the pvr2-mediated resistance arewidespread in the genetic resources of pepper. These results highlight that the durability of a major resistancegene can be strongly increased when associated with genetic factors decreasing the pathogen multiplication.Moreover, the frequency of a major gene RB is a highly heritable trait and QTLs detection for this trait isachievable. The direct selection for such QTLs opens new prospects to preserve the durability of major resistancegenes used by breeders.AVIGNON-Bib. numérique (840079901) / SudocSudocFranceF

Expanding the Paradigms of Plant Pathogen Life History and Evolution of Parasitic Fitness beyond Agricultural Boundaries

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Extracorporeal Membrane Oxygenation for Severe Acute Respiratory Distress Syndrome associated with COVID-19: An Emulated Target Trial Analysis.

RATIONALE: Whether COVID patients may benefit from extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) compared with conventional invasive mechanical ventilation (IMV) remains unknown. OBJECTIVES: To estimate the effect of ECMO on 90-Day mortality vs IMV only Methods: Among 4,244 critically ill adult patients with COVID-19 included in a multicenter cohort study, we emulated a target trial comparing the treatment strategies of initiating ECMO vs. no ECMO within 7 days of IMV in patients with severe acute respiratory distress syndrome (PaO2/FiO2 <80 or PaCO2 ≥60 mmHg). We controlled for confounding using a multivariable Cox model based on predefined variables. MAIN RESULTS: 1,235 patients met the full eligibility criteria for the emulated trial, among whom 164 patients initiated ECMO. The ECMO strategy had a higher survival probability at Day-7 from the onset of eligibility criteria (87% vs 83%, risk difference: 4%, 95% CI 0;9%) which decreased during follow-up (survival at Day-90: 63% vs 65%, risk difference: -2%, 95% CI -10;5%). However, ECMO was associated with higher survival when performed in high-volume ECMO centers or in regions where a specific ECMO network organization was set up to handle high demand, and when initiated within the first 4 days of MV and in profoundly hypoxemic patients. CONCLUSIONS: In an emulated trial based on a nationwide COVID-19 cohort, we found differential survival over time of an ECMO compared with a no-ECMO strategy. However, ECMO was consistently associated with better outcomes when performed in high-volume centers and in regions with ECMO capacities specifically organized to handle high demand. This article is open access and distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial No Derivatives License 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)

Modélisation de l’évolution des populations virales à l’échelle d’un paysage agricole pour la gestion des variétés de plantes résistantes

Les résistances génétiques ont permis de réduire fortement l’impact des maladies virales chez de nombreuses plantes cultivées. Cependant, comme pour tous les couples hôte-parasite, les plantes et leurs virus constituent des systèmes dynamiques en perpétuelle évolution. C’est ainsi que les pressions de sélection exercées par la culture à grande échelle de variétés résistantes ont fréquemment induit l’émergence de populations virales adaptées, qualifiées de virulentes en phytopathologie. Si, à l’échelle de plante, les mécanismes générant les variants viraux adaptés sont désormais identifiés, les mécanismes impliqués dans l’émergence de populations virales virulentes à l’échelle de l’agroécosystème restent, eux, largement méconnus. Identifier ces mécanismes est un préalable afin de savoir comment combiner au mieux variétés sensibles et résistantes pour maintenir sur le long terme l’efficacité des gènes de résistances. Cette question est abordée ici par la modélisation car elle permet d’intégrer la diversité des processus et des échelles spatio-temporelles à l’œuvre au cours du contournement d’une résistance. Un modèle représentant la dynamique démo-génétique d’une population virale dans un paysage agricole (composé de plantes cultivées sensibles, de plantes cultivées résistantes et plantes sauvages hébergent les populations virales en dehors de la saison cultivée) au cours d’une succession d’épidémies annuelles est proposé. A l’échelle des plantes hôtes, les processus de sélection, dérive et mutation affectant les populations virales sont décrits par des systèmes d’équations différentielles. A l’échelle du paysage, la dynamique épidémique est modélisée par une approche individu-centré où chaque plante est un individu. L’effet de 6 facteurs sur la réduction des pertes de rendement obtenue grâce au déploiement d’une variété résistante dans un paysage durant 15 saisons culturales a été analysé à l’aide de ce modèle. Ces facteurs sont: (1) le nombre de mutations nécessaires au contournement, (2) le type de ces mutations (transitions - transversions), (3) le coût de fitness associé à ces mutations, (4) l’intensité des épidémies, (5) le type d’épidémies (proportion des événements d’infection primaire et de dissémination secondaire) et (6) la proportion de variété résistante dans le paysage. Les résultats de simulations indiquent notamment que, dans un contexte épidémiologique donnée, le choix du gène de résistance (i.e. les facteurs nombre, nature et coût des mutations nécessaires pour acquérir la virulence) a autant d’importance, voire plus, que la stratégie de déploiement adopté ultérieurement pour ce gène (le facteur proportion de variété résistante cultivée). L’effet de la structure du paysage sur ces stratégies sera également discuté

A new point mutation in the HC-Pro of potato virus Y is involved in tobacco vein necrosis.

Tobacco vein necrosis (TVN) is a complex phenomenon regulated by different genetic determinants mapped in the HC-Pro protein (amino acids N330, K391 and E410) and in two regions of potato virus Y (PVY) genome, corresponding to the cytoplasmic inclusion (CI) protein and the nuclear inclusion protein a-protease (NIa-Pro), respectively. A new determinant of TVN was discovered in the MK isolate of PVY which, although carried the HC-Pro determinants associated to TVN, did not induce TVN. The HC-Pro open reading frame (ORF) of the necrotic infectious clone PVY N605 was replaced with that of the non-necrotic MK isolate, which differed only by one amino acid at position 392 (T392 instead of I392). The cDNA clone N605_MKHCPro inoculated in tobacco induced only weak mosaics at the systemic level, demostrating that the amino acid at position 392 is a new determinant for TVN. No significant difference in accumulation in tobacco was observed between N605 and N605_MKHCPro. Since phylogenetic analyses showed that the loss of necrosis in tobacco has occurred several times independently during PVY evolution, these repeated evolutions strongly suggest that tobacco necrosis is a costly trait in PVY

First report of cucumber mosaic virus in Edgeworthia chrysantha in France and Italy

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First report of potato virus Y in Nicotiana mutabilis in France

Nicotiana mutabilis Stehmann & Semir is a recently described perennial plant species from southern Brazil that produces long floral stems with white to deep pink flowers and is used for its ornamental quality. In 2003, leaf mosaic symptoms were observed in all 30 N. mutabilis plants in a nursery in the south of France. Observation of crude sap preparations with the electron microscope revealed numerous flexuous particles, 700 to 730 nm long and approximately 11 nm wide, associated with “pinwheel”-like cytoplasmic inclusions, typical of the family Potyviridae. A range of plant species inoculated with extracts from five of the symptomatic plants showed reactions typical of Potato virus Y (PVY) (2), and the presence of the virus was confirmed by positive reactions in double-antibody sandwich (DAS)-ELISA with polyclonal antibodies raised against PVY. To test if PVY was responsible for the symptoms observed in N. mutabilis, an isolate was multiplied in N. tabacum cv. Xanthi plants after isolation from local lesions on Chenopodium amaranticolor and was then mechanically inoculated to 12 seedlings of N. mutabilis cv. Marshmallow. After 3 weeks, the 12 inoculated plants showed systemic vein clearing symptoms and PVY was detected by DAS-ELISA. Reverse transcription (RT)-PCR tests using PVY-polyvalent primers (5′-GATGGTTGCCTTGGATGATG and 5′-TAAAAGTAGTACAGGAAAAGCCA) covering the coat protein (CP) coding region amplified a single DNA fragment of the expected 900 bp from total RNA extracts from Xanthi plants inoculated with the five isolates. One of these DNA products was directly sequenced (GenBank Accession No. EU252529) and several accepted methods of phylogenetic analysis compared this sequence to 80 available PVY CP coding sequences and showed that the N. mutabilis PVY belonged to the C1 group (1). Similar to the other PVY strains in the C group, the N. mutabilis isolate was able to induce hypersensitive local lesions in leaves of potato genotypes carrying the Nc gene. However, contrary to the other characterized C1 isolates (1), it was unable to infect systemically cv. Yolo Wonder pepper plants. That peculiar behavior makes the N. mutabilis isolate a tool to identify the viral determinants controlling the host range of PVY

Secret professionnel, confidentialité et juriste d'entreprise : la nouvelle donne

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