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UMR DGIMI Diversité, génomes interactions microorganismes-insectes

Dynamique des interactions densovirus - insectes (DIDI)

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L'objectif global de notre recherche est de répondre aux questions fondamentales soulevées par l'utilisation de virus pour contrôler les insectes « nuisibles » et vecteurs de maladies :

i) quels sont les mécanismes impliqués dans l'interaction virus-hôte,
ii) qu'est-ce qui détermine la spécificité virale et comment les virus s'adaptent-ils à de nouveaux hôtes
iii) quelle est la prévalence et la diversité des virus associés aux insectes et comment les virus circulent-ils dans les écosystèmes naturels et «anthropisés».

Nous sommes des virologues, particulièrement intéressés par le potentiel des parvovirus d’insectes (les densovirus) pour contrôler des insectes causant des dommages en agriculture ou en santé. Pour répondre aux questions fondamentales que pose leur utilisation, nous développons un cadre intégré de recherches pour étudier les interactions virus-hôte à différentes échelles, des molécules aux populations d'insectes et de virus

Notre modèle d'interaction hôte-virus est constitué de chenilles phytophages appartenant au genre Spodoptera (S. frugiperda et S. littoralis) et pour le virus, le Junonia coenia densovirus (JcDV) est notre modèle et l’espèce type du genre Ambidensovirus.

Spodoptera sp. est un complexe regroupant 30 espèces menaçant les cultures dans le monde entier. S. frugiperda était jusqu'à récemment limité aux Amériques. Cette espèce polyphage a été introduite en Afrique en 2016 et se répand maintenant dans de nombreux pays et divers systèmes de culture.

Les densovirus sont de petits virus à ADN linéaire simple brin, ce qui les fait appartenir à la famille des Parvoviridae. Ils sont parmis les plus petits virus animaux connus (18-26 nm) et ils ont été découverts dans des élevages d’insectes en 1964. JcDV a lui été découvert en 1972, lors d’épizooties dans des populations de lepidopteres aux Etats-Unis (région de Berkeley, Long et Rivers, 1972). Il doit son nom à celui de son hôte, mais il est également pathogène pour S. frugiperda et nous disposons de nombreux outils pour disséquer son fonctionnement, faisant de ce virus un excellent modèle pour étudier les questions de virologie fondamentale.

1- Mécanisme de l'interaction virus-intestin

JcDV est un virus transmis par voie orale et nous sommes intéressés par l'étape précoce de sa pathogenèse, qui est l'interaction avec la barrière intestinale de la chenille.
Franchir la barrière intestinale est un challenge majeur pour les virus transmis par voie orale. Nos recherches portent sur les mécanismes moléculaires impliqués dans la reconnaissance intestinale des particules virales. L'intestin des insectes est couvert par une cuticule imperméable dans ses parties antérieure et postérieure tandis que la partie médiane (intestin moyen) est recouverte d'une matrice acellulaire semi-perméable faite de chitine et de protéines, la matrice péritrophique. L'intestin moyen est la porte d'entrée de la plupart des pathogènes.
JcDV traverse l'intestin de la chenille par transcytose, ce qui a pour entre autres conséquences d’affecter la perméabilité intestinale. Notre recherche déchiffre les mécanismes moléculaires et cellulaires impliqués dans ces interactions complexes qui déterminent l'invasion virale.

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2- Mécanisme de spécificité virale et spectre d'hôtes

Comme la plupart des pathogènes, les densovirus selon les espèces, peuvent être des spécialistes (un virus infecte une espèce hôte) ou des généralistes (un virus peut infecter plusieurs espèces d’hôtes) et il existe une corrélation entre la gamme des hôtes et leur phylogénie. Notre recherche se concentre sur i) les déterminants viraux de la spécificité (capside et génome viral) en utilisant une approche « a priori» basée sur le motif-candidat sur la capside et nous développons une approche à haut débit pour déchiffrer les déterminants viraux. Nous étudions également ii) les mécanismes d'adaptation du virus aux nouveaux hôtes par une approche d'évolution expérimentale.

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  3- Chasse aux virus et écologie virale

Les densovirus ont été principalement découverts chez des arthropodes, mais ces découvertes montre un très net biais d’hôtes d’intérêt économique ou sanitaire suggérant que le spectre de ces virus est beaucoup plus large que la représentation actuelle dans les bases de données. Récemment, le laboratoire de Yann Hewson (@Cornell University) a découvert que les densovirus étaient associés à une maladie létale causant une mortalité massive dans les populations d'étoiles de mer élargissant l'éventail des hôtes de densovirus aux echninodermes.

Pour comprendre la diversité et la prévalence des densovirus chez les insectes (groupe animal le plus diversifié sur terre), nous développons une approche de métagénomique virale, en limitant toutefois cette étude à la prévalence et la diversité des densovirus dans les écosystèmes naturels et agro-alimentaires de nos régions méditerranéennes.

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Notre compréhension de la pathogénie est passée du concept de Koch (19e siècle) «un pathogène-une maladie» à celui de «pathobiome», qui intègre le pathogène dans son environnement complexe où l'hôte (animal ou plante) devient un écosystème et les interactions étudiées par des outils « omiques ». La virologie embrasse ce nouveau domaine et nous sommes réunis dans une communauté de «pathobiomers» comprenant des pathologistes (bactéries, virus, champignons), des écologistes, des mathématiciens. Cela ouvre de nouveaux enjeux en microbiologie en général et en virologie en particulier. « Pathobiome ou la microbiologie à l’ère des big data ».
Pour plus de détails http://www.mem.inra.fr/.

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4- Enseignement – Communication Scientifique

Nous sommes très impliqués dans l'enseignement (L à M) dans différentes universités et à l'Ecole Pratique des Hautes Études (EPHE) en Virologie, Biologie Moléculaire et Cellulaire, Biologie Systémique; Voir aussi "Enseignement" du laboratoire DGIMI pour plus de détails. Nous participons également à l'organisation du prochain concours IGEM (2018).

Et nous sommes toujours heureux de participer à tous les événements de promotion de la science (Fête de la Science, médiation aux chercheurs, "Bar des Sciences", "Pinte de Science", etc.).

5- Virologie « appliquée »: Biocontrole et pathologies virales des insectes

Nous collaborons avec des entreprises ou associations intéressées par le biocontrôle utilisant des virus. Notre connaissance des pathologies virales des insectes peut également interesser des entreprises développant des élevages d’insectes de masse.
N'hésitez pas à nous contacter !

 

Nos collaborateurs

  • Physiologie de l’intestin : Morena Casartelli, Universitat degli Studii, Milano – Italy.
  • Virus d’insectes : Salvatore Herrero, Universitat de Valencia, Valencia – Spain.
  • Evolution – insectes et virus : Matthieu Sicart. ISEM, University of Montpellier – France. Rémy Froissart, MIVEGEC, Montpellier – France.
  • Metagenomique et ecologie Virale : Philippe Roumagnac, BGPI, Montpellier – France.
  • Virologie appliquée : Biotop Company.

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