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Recombination, pseudorecombination and synergism of geminiviruses are determinant keys to the epidemic of severe cassava mosaic disease in Uganda J.S.

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1 Recombination, pseudorecombination and synergism of geminiviruses are determinant keys to the epidemic of severe cassava mosaic disease in Uganda J.S. Pita, V.N.Fondong, A.Sangaré, W.Otim-Nape, S.Ogwal and C.M.Fauquet Journal of General Virology, 2001

2 Mosaïque du manioc (CMD) Principale maladie causant des pertes importantes Principale maladie causant des pertes importantes Répartition géographique: Répartition géographique: Afrique et Inde Symptomatologie : malformations, distorsions du limbe, couleur jaunâtre Transmission : dissémination des boutures, mouche blanche Moyens de lutte : sélection de boutures saines, insecticide Bemisia tabaci

3 Mosaïque du manioc (CMD) Agent causal : virus émergeant des plantes geminivirus 4 virus: ACMV(African Cassava mosaic Virus) EACMV/ICMV/SACMV Virus à ADN circulaire simple brin non enveloppé bipartite, encapsidé Virus à ADN circulaire simple brin non enveloppé bipartite, encapsidé 2 segments A et B possédant une région commune CR à forte homologie: 2 segments A et B possédant une région commune CR à forte homologie: A = P réplication et encapsidation viralA = P réplication et encapsidation viral B = 2P jouant un rôle dans la dissémination du virus à travers la planteB = 2P jouant un rôle dans la dissémination du virus à travers la plante

4 Mosaïque du manioc (CMD) Épidémiologie : Épidémiologie : 1928 = 1 ère apparition de la CMD en Uganda = sévères épidémies contrôlées 1988 = épidémie sévère progressant rapidement du nord vers le sud => famines Etude pcdte =>Corrélation entre la présence du nv virus recombinant ACMV+EACMV et la sévérité de lépidémie

5 Objectif de létude Meilleur compréhension des dynamiques de lépidémie Meilleur compréhension des dynamiques de lépidémie A partir de lobservation des plantes récoltées ainsi que celles obtenues en serres et des résultats de PCR et de southern blot A partir de lobservation des plantes récoltées ainsi que celles obtenues en serres et des résultats de PCR et de southern blot

6 Recueil déchantillons 80 sites (sud ouest, centre et nord), 183 prélèvements avec symptômes sévères (90%) et bénins 80 sites (sud ouest, centre et nord), 183 prélèvements avec symptômes sévères (90%) et bénins 9 cultivars 9 cultivars Mouches blanches Mouches blanches

7 1/Reproduction des symptômes dans un environnement contrôlé 70.5% de succès 70.5% de succès Léchec de la culture nest pas lié à la sévérité des symptômes Léchec de la culture nest pas lié à la sévérité des symptômes Seules les boutures développant les mêmes symptômes dans les 2 conditions de cultures sont conservées pour létude après 70 j Seules les boutures développant les mêmes symptômes dans les 2 conditions de cultures sont conservées pour létude après 70 j Les symptômes Les symptômes de sensibilité selon les cultivars : 8 à 32% de mort de sensibilité selon les cultivars : 8 à 32% de mort légerSévère

8 2/Caractérisation moléculaire des geminivirus par PCR Utilisation de primers permettant damplifier le gène codant pour CP Utilisation de primers permettant damplifier le gène codant pour CP Nv geminivirus EACMV-UG3 Nv geminivirus EACMV-UG3 Pas dinfection par ICMV et SACMV en Uganda Pas dinfection par ICMV et SACMV en Uganda

9 3/Relation entre CMV, sévérité des symptômes et accumulation dADN Relation CMV/sévérité des symptômes Relation CMV/sévérité des symptômes Action synergique entre les 2 espèces de virusAction synergique entre les 2 espèces de virus Sélection du cultivar Ebwanatereka pour la suite de létudeSélection du cultivar Ebwanatereka pour la suite de létude Reproduction des symptômes chez N.benthamiana Reproduction des symptômes chez N.benthamiana Extraction de sève puis inoculation à concentrations, contrôlée par PCRExtraction de sève puis inoculation à concentrations, contrôlée par PCR Selon le virus EACMV-UG2 et ACMV-UG, sévérité des symptômesSelon le virus EACMV-UG2 et ACMV-UG, sévérité des symptômes

10 3/Relation entre CMV, sévérité des symptômes et accumulation dADN Relation accumulation ADN/sévérité des symptômes Southern blot Relation accumulation ADN/sévérité des symptômes Southern blot Il existe une relation positive entre laccumulation dADN et la sévérité des symptômes Il existe une relation positive entre laccumulation dADN et la sévérité des symptômes EACMV-UG2/MldACMV-UG +EACMV-UG2 EACMV-UG2/Svr

11 4/Analyse des séquences dADN et comparaison CP CP Séquences très prochesSéquences très proches Tous les EACMV-UG2 possèdent le même fragment recombinant provenant de ACMVTous les EACMV-UG2 possèdent le même fragment recombinant provenant de ACMV DNA-A DNA-A Grande homologie deGrande homologie de Séquence pour chaque espèce

12 4/Analyse des séquences dADN et comparaison Preuve que EACMV-UG3 provient dune recombinaison Preuve que EACMV-UG3 provient dune recombinaison Séquençage de ADN-B de EACMV-UG1 et -UG3 =>comparaison du % didentité de BC1 et BV1Séquençage de ADN-B de EACMV-UG1 et -UG3 =>comparaison du % didentité de BC1 et BV1 ACMV et EACMV = 2 espèces distinctsACMV et EACMV = 2 espèces distincts BV1 a la plus grande variabilité entre les 2 espècesBV1 a la plus grande variabilité entre les 2 espèces 97% dhomologie entre EACMV-UG1 et -UG397% dhomologie entre EACMV-UG1 et -UG3 BC1 BV1

13 4/Analyse des séquences dADN et comparaison % identité entre les CR de A et B % identité entre les CR de A et B 3 importants clusters EACMV, EACMV-UG3 et ACMV3 importants clusters EACMV, EACMV-UG3 et ACMV EACMV-UG2 et EACMV-UG3 = 60% dhomologieEACMV-UG2 et EACMV-UG3 = 60% dhomologie EACMV-UG3 provient dune recombinaison avec une autre espèceEACMV-UG3 provient dune recombinaison avec une autre espèce

14 5/Existence de pseudorecombinaison naturelle entre les différents geminivirus du manioc Dans la collection de plantes Dans la collection de plantes PCR, primers spécifiquesPCR, primers spécifiques JSP 017 et JSP 018 =>ACMV DNA-BJSP 017 et JSP 018 =>ACMV DNA-B Ts les ech contenant ACMV DNA-A ou ACMV DNA-A+EACMV-UG2 DNA-A possèdent aussi ACMV DNA-B Ts les ech contenant ACMV DNA-A ou ACMV DNA-A+EACMV-UG2 DNA-A possèdent aussi ACMV DNA-B Primers spécifiques de EACMV-UG3 et UG1Primers spécifiques de EACMV-UG3 et UG1 Ts les ech contenant ACMV DNA-A ou ACMV DNA-A+EACMV-UG2 DNA-A possèdent aussi EACMV-UG3 DNA-B Ts les ech contenant ACMV DNA-A ou ACMV DNA-A+EACMV-UG2 DNA-A possèdent aussi EACMV-UG3 DNA-B Dans la collection de mouches Dans la collection de mouches PCR, même primersPCR, même primers Présence de ACMV et EACMV-UG2Présence de ACMV et EACMV-UG2 Présence de mélangesPrésence de mélanges =>transmission est non spécifique

15 5/Existence de pseudorecombinaison naturelle entre les différents geminivirus du manioc Inoculation par biolistique de clones de EACMV-UG2 et EACMV-UG3 Inoculation par biolistique de clones de EACMV-UG2 et EACMV-UG3 EACMV-UG2 A et EACMV-UG3 B présents dans les mêmes champs malgré leur faible identité, EACMV-UG2 A pourrait répliquer EACMV-UG3 B ?EACMV-UG2 A et EACMV-UG3 B présents dans les mêmes champs malgré leur faible identité, EACMV-UG2 A pourrait répliquer EACMV-UG3 B ? Infectivité du pseudorecombinantInfectivité du pseudorecombinant Symptômes chez les plantes Symptômes chez les plantes Southern blot, PCR Southern blot, PCR=>Réplication Il existe un phénomène Il existe un phénomène de pseudorecombination chez les geminivirus

16 6/Distribution géographique des geminivirus en Uganda Région centrale et nord est Région centrale et nord est EACMV-UG2 A et EACMV-UG3 BEACMV-UG2 A et EACMV-UG3 B 24% possèdent aussi ACMV-UG A et B24% possèdent aussi ACMV-UG A et B Symptômes svr+++Symptômes svr+++ Région du Sud Région du Sud Kampala, bord du lac VictoriaKampala, bord du lac Victoria ACMV, sptm léger +++ ACMV, sptm léger +++ Combinaison, sptm svr Combinaison, sptm svr Masaka-KaseseMasaka-Kasese EACMV-UG2 A et EACMV-UG3 B EACMV-UG2 A et EACMV-UG3 B Symptômes svr+++ Symptômes svr+++ Bunyangabu -Fort portalBunyangabu -Fort portal ACMV, sptm svr ACMV, sptm svr Fort portalFort portal ACMV, EACMV-UG2 A et EACMV-UG3 B, EACMV-UG1 A et B, sptm svr ACMV, EACMV-UG2 A et EACMV-UG3 B, EACMV-UG1 A et B, sptm svr KampalaKampala EACMV-UG2 A et EACMV-UG3 B, sptm varié EACMV-UG2 A et EACMV-UG3 B, sptm varié EACMV-UG2/Svr DNA-A + EACMV-UG3 DNA-B (rouge) EACMV-UG2/Mld (jaune) ACMV-UG/Svr (bleu) ACMV-UG/Mld (vert) ACMV+EACMV (orange) EACMV-UG1 DNA-A +EACMV-UG3 DNA-B

17 Discussion Confirmation de la présence de ACMV, EACMV-UG1 (non-recombinant) et UG2 et découverte de la présence dun nv virus EACMV-UG3 Confirmation de la présence de ACMV, EACMV-UG1 (non-recombinant) et UG2 et découverte de la présence dun nv virus EACMV-UG3 Les symptômes observés dans les champs peuvent être reproduits en chambre de culture et chez N.Benthamiana Les symptômes observés dans les champs peuvent être reproduits en chambre de culture et chez N.Benthamiana Il existe une corrélation positive entre la sévérité des symptômes et laccumulation dADN suggérant lexistence de souches plus ou moins virulente qui définissent des aires géographiques et explique comment lépidémie sest répandue Il existe une corrélation positive entre la sévérité des symptômes et laccumulation dADN suggérant lexistence de souches plus ou moins virulente qui définissent des aires géographiques et explique comment lépidémie sest répandue ACMV /svr= régions montagneuseACMV /svr= régions montagneuse ACMV/Mld = rives du lac Victoria (zone non atteinte lors de lenquête)ACMV/Mld = rives du lac Victoria (zone non atteinte lors de lenquête) EACMV-UG2/svr = partout, EACMV-UG2/Mld = pochesEACMV-UG2/svr = partout, EACMV-UG2/Mld = poches PCR et séquençage confirment que EACMV-UG2 Mld et svr possèdent le même fragment recombinant de ACMV sans pour autant exprimer les mêmes symptômes(mutation de la souche?) PCR et séquençage confirment que EACMV-UG2 Mld et svr possèdent le même fragment recombinant de ACMV sans pour autant exprimer les mêmes symptômes(mutation de la souche?)

18 Discussion Les zones de contact entre les 2 ppaux virus montre que les infections mixtes proviennent de recombinaison Les zones de contact entre les 2 ppaux virus montre que les infections mixtes proviennent de recombinaison Il existe un phénomène de pseudorecombinaison entre EACMV-UG2 A et ACMV –UG B Il existe un phénomène de pseudorecombinaison entre EACMV-UG2 A et ACMV –UG B Lintensité des symptômes peut être liée à une interaction synergique des 2 v ACMV et EACMV-UG2 sexpliquant par une plus grande accumulation dADN Lintensité des symptômes peut être liée à une interaction synergique des 2 v ACMV et EACMV-UG2 sexpliquant par une plus grande accumulation dADN EACMV-UG3 est dû à une recombinaison interespèce EACMV-UG3 est dû à une recombinaison interespèce Pseudorecombinant EACMV-UG2 A et EACMV-UG3 B est infectieux, le + fqt car s acc ds feuilles jeunes cible préférentielle de la mouche blanche. Pseudorecombinant EACMV-UG2 A et EACMV-UG3 B est infectieux, le + fqt car s acc ds feuilles jeunes cible préférentielle de la mouche blanche. =>clé de lépidémie car pseudorecombinants se répliquent +, sacc + et entraînent des sptm +svr Transmission préférentielle de v recombinant expliquerait lémergence de EACMV- UG2 et la EACMV-UG1 Larrivée de EACMV-UG2 dans les zones où ACMV étaient prédominant=>action synergique, dvpmt de lépidémie

19 Dynamiques de lépidémie en Uganda Synergisme entre ACMV et EACMV acc en ADN et transmission Synergisme entre ACMV et EACMV acc en ADN et transmission Le fait que EACMV-UG2 soit recombinant expliquerait quil soit le + répandu mais existence de souche moins virulentes possédant la même recombinaison, mutations?sélection de ces souches par les agriculteurs? Le fait que EACMV-UG2 soit recombinant expliquerait quil soit le + répandu mais existence de souche moins virulentes possédant la même recombinaison, mutations?sélection de ces souches par les agriculteurs? Existence de pseudorecombinants stables entre ADN-A et B des souches dune même espèce ou dune espèce différente augmentation des possibilités de survie et source de biodiversité Existence de pseudorecombinants stables entre ADN-A et B des souches dune même espèce ou dune espèce différente augmentation des possibilités de survie et source de biodiversité Il faut pls événements pour provoquer une épidémie Etudes complémentaires pour une meilleur compréhension avec lutilisation de clones maintenant disponibles


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