Les virus du bananier et plantain (Musa spp.) en République démocratique du Congo : occurrence, identification de nouveaux virus et diversité génétique

Abstract

Viruses are considered as major constraints to the exchange of germplasm, genetic improvement and breeding of banana and plantain (Musa spp) through the world. To date, six viruses are recognized to affect Musa spp: Banana bunchy top virus (BBTV), Banana streak viruses (BSV), Cucumber mosaic virus (CMV), Banana bract mosaic virus (BBrMV), Banana mild mosaic virus (BanMMV), Banana virus x (BVX). BBTV, the most devastating virus of banana, is currently spread in 14 countries of Africa including the Democratic Republic of Congo (DRC), where the virus was observed for the first time in 1950 in Yangambi, Kisangani region. The situation of others banana viruses remains unknown however, some of these viruses were observed in DRC bordering countries. The main aim of this work was to elucidate the epidemiological situation, the genetic variability and the origin of banana viruses in Democratic Republic of Congo. Epidemiological surveys were conducted in southwestern part of DRC, with a special emphasis on Bas Congo province, in order to search major banana viruses. Up to 666 samples were collected from at least 122 locations and analysed using PCR based method. BBTV is a multi component virus, which possesses six DNA components named DNA-R, M, N, C, U3, S. To understand the BBTV epidemiology, 52 complete sequences of DNA-R and 30 full sequences of DNA-R, U3, M, N, C, S were study. Phylogenetic analysis was carried out by isolates nucleotides sequences comparison, for all viruses detected (BBTV, BSV, CMV). Result show that BBTV is the most widespread banana virus in DRC. The main factor contributed to the spread of this threat is the human exchange of infected planting material. Data reveals a low genetic variability of BBTV isolates, which are grouped in South Pacific group. Theses BBTV isolates are close between them and with those of other sub-Saharian Africa countries. The earliest report of BBTV in Africa relates to an isolate described in Egypt in 1901. Since the earliest BBTV report in sub-Saharian Africa was in Democratic Republic of Congo in 1950, it is likely that Banana bunchy top virus spread from DRC to other SSA countries rather than from Egypt and that at least two Banana bunchy top virus introductions occurred in Africa from Java and Taiwan respectively. However, at a global scale, molecular analyses support infrequent Banana bunchy top virus dispersal events among continents. Democratic Republic of Congo seems to be the primary center of Banana bunchy top virus spread in Africa. Haplotypes analysis based on the coding region m-Rep protein showed 39 haplotypes (H1 to H39) (haplotype diversity value of 0.944±0.013). The most frequent haplotypes were H17, H9, H7 and H24 representing 31.6, 21.1, 21.1 and 27% of the BBTV isolates, respectively. Symptoms of banana streak disease including yellow streak, splitting of pseudo-stem, death of cigar leaf, were associated to the presence of Banana streak virus species (frequency = 20 %). The most widespread was Banana streak GF virus (BSGFV) (frequency = 68%) and Banana streak OL virus (BSOLV)(frequency = 25.5%). Musa acuminata cultivars are infected although no banana streak disease epidemic was reported any more, since the study revealed the transmission of BSV species from plantain (B genome) to banana (A genome). The frequency of mealybugs was about 9.3%, suggesting transmission of the disease. The sequenced isolate of BSGFV and BSOLV gather in the clade I, recognized to gathering the BSV species with endogenous counterpart. Cucumber mosaic virus was detected (frequency = 9.3%) mainly on asymptomatic samples collected. Genetic diversity analysis reveals the high similarity between Congolese CMV isolates and with South African isolates. These results suggest the hypothesis of the existence of the Cucumber mosaic virus single strain that dispersed througthout the study area. Banana bract mosaic virus was not detected in the collected samples despite the targeted sampling approach developed. The result suggests that the virus still absent in Bas Congo, Democratic Republic of Congo.Les virus constituent une contrainte majeure à l’amélioration et aux échanges de germplasm du bananier et plantain (Musa spp) dans le monde. Les études récentes rapportent que six virus affectent le bananier et plantain (Musa spp) dont le Banana bunchy top virus (BBTV), le Banana streak virus (BSV), Cucumber mosaic virus (CMV), Banana bract mosaic virus (BBrMV), Banana mild mosaic virus (BanMMV), le Banana virus x (BVX). Le BBTV est considéré comme le virus le plus dévastateur présent dans au moins 14 pays africains y compris la République démocratique du Congo (RDC) où il a été détecté pour la première fois, en 1950, à Yangambi dans la région de Kisangani. La situation des autres virus du bananier demeure inconnue malgré que certains d’entre eux aient été détectés dans les pays limitrophes de la RDC. Le principal objectif de cette thèse a été d’élucider la présence des virus impactant la culture du bananier (Musa spp.) en RDC, leurs origines et leurs diversités génétiques. Les enquêtes épidémiologiques ont été menées en vue de rechercher les principaux virus du bananier. Un accent particulier a été mis sur les zones moins investiguées en RDC, particulièrement la province du Bas Congo, à cause de sa position géographique, pour la recherche des nouveaux virus. Plus de 666 échantillons de feuilles de bananier ont été collectés dans 122 sites et analysés en utilisant la PCR comme base technique. Le BBTV est un virus à génome multipartite composé d’au moins six ADN nommés ADN-R, M, N, C, U3, S. Au total 52 séquences complètes d'ADN-R et 30 séquences complètes de M, N, C, U3, S ont été étudiées en vue de comprendre son épidémiologie. Les analyses phylogénétiques et la comparaison des séquences nucléotidiques ont été réalisées pour tous les virus détectés (BBTV, BSV, CMV). Les résultats indiquent que le BBTV est le virus du bananier le plus répandu en RDC. Le facteur humain constitue le principal moteur de dispersion de ce virus, particulièrement à travers l’échange de matériel de plantation infecté. Les données indiquent une faible variabilité génétique des isolats BBTV et leur regroupement dans le sous-groupe Sud Pacifique. Les isolats congolais de BBTV sont proches entre eux et aussi proches de ceux des autres pays d’Afrique sub-Saharienne (SSA). Les résultats confirment aussi que l’Afrique aurait subi une double introduction du BBTV venant respectivement de Java et de Taiwan. La première introduction du BBTV fut en Egypte en 1901 et la seconde en RDC en 1950. Au niveau moléculaire, les données supportent une distribution sur le continent africain - la RDC semble être un foyer primaire de dispersion en Afrique. L’analyse des haplotypes basée sur la région codante de la protéine m-Rep montre la présence de 39 haplotypes (H1 à H39) avec des valeurs de diversité de 0,944±0,013 dont les plus répandus sont H17, H9, H7 et H24, représentant respectivement 31,6 ; 21,1 ; 21,1 et 27,0 % des isolats BBTV. Les symptômes de banana streak disease incluant les stries jaunes, l’éclatement du pseudo-tronc, le dépérissement de la feuille cigare ont été associés à la présence des espèces Banana streak virus (fréquence de 20 %). Les espèces BSV les plus répandues sont Banana streak GF virus (BSGFV) (fréquence = 68 %) et Banana streak OL virus (BSOLV) (fréquence = 25,5 %). Les bananiers à génome Musa acuminata sont les plus infectés par le BSV, ce qui suggère le développement d’une épidémie BSV suite à la transmission du virus des hybrides interspécifiques (génome B) vers le bananier dessert (génome A). La fréquence de la cochenille a été évaluée à 9,3 %, ce qui renforce l’hypothèse d’une transmission de Banana streak virus. Les isolats de BSGFV et ceux de BSOLV séquencés, se groupent dans le clade I reconnu comme un clade ressemblant les espèces BSV ayant une contrepartie endogène. Cucumber mosaic virus a été détecté (fréquence = 9,3%) principalement sur les échantillons asymptomatiques. L’analyse de la diversité génétique révèle une similarité élevée entre les isolats de la RDC. Ce qui appuie l’hypothèse de l’existence d’une unique souche de CMV qui se disperse à travers le pays. Malgré l’approche de collecte d’échantillons utilisée, Banana bract mosaic virus n’a pas été détecté dans les échantillons collectés. Ces résultats suggèrent que Banana bract mosaic virus demeure absent du Bas Congo, RDC.(AGRO - Sciences agronomiques et ingénierie biologique) -- UCL, 201