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Le « désordre » offre de nouvelles capacités adaptatives aux virus

Certains virus de plantes possèdent des protéines « désordonnées » qui supportent plus facilement les mutations. Ces protéines permettent aux virus de s’adapter plus vite et en particulier, de contourner les résistances introduites dans les plantes cultivées. Cette faculté a été démontrée pour la première fois chez le couple potyvirus-piment.

Illustration de la résistance du piment au virus Y de la pomme de terre : à gauche variété  sensible, à droite variété résistante.. © Inra, PALLOIX Alain
Mis à jour le 10/11/2017
Publié le 08/11/2017

Des protéines virales très flexibles permettraient au virus de s’adapter plus facilement

Certains virus à ARN, dont les potyvirus particulièrement néfastes pour les productions agricoles, se composent de protéines caractérisées par l’existence de régions dépourvue de structure définie, appelées RID (régions intrinsèquement désordonnées). Ces régions très flexibles ont moins de contraintes structurales que les régions ordonnées, et les changements en acides aminés y sont moins impactants. Le virus pourrait ainsi explorer une gamme plus large de mutations, lui offrant de nouvelles solutions pour contourner la résistance de l’organisme hôte. Cette faculté pourrait contribuer significativement à l’important potentiel d’adaptation observé chez ce type de virus.

Analogie architecturale : en rouge, la pagode figure une protéine structurée compacte, sa stabilité dépend d’un gros pilier unique. En vert, la maison sur pilotis figure une protéine désordonnée, flexible peu compacte.  Les mutations peuvent être symbolisées par des coups de hache successifs. Leur accumulation déstabilise brusquement la pagode, lorsque le pilier est trop affaibli, tandis que l’attaque progressive des pilotis ne s’accompagne que d’une déstabilisation graduelle de la maison sur pilotis.D’après Charon J. 2015. Contribution of protein intrinsic disorder to functions involved in the viral cycle and adaptive evolution of RNA viruses: study applied to the potyvirus genius.Thèse de l’Université de Bordeaux.. © Inra, Thierry Michon / UMR BFP
Analogie architecturale : en rouge, la pagode figure une protéine structurée compacte, sa stabilité dépend d’un gros pilier unique. En vert, la maison sur pilotis figure une protéine désordonnée, flexible peu compacte.  Les mutations peuvent être symbolisées par des coups de hache successifs. Leur accumulation déstabilise brusquement la pagode, lorsque le pilier est trop affaibli, tandis que l’attaque progressive des pilotis ne s’accompagne que d’une déstabilisation graduelle de la maison sur pilotis.D’après Charon J. 2015. Contribution of protein intrinsic disorder to functions involved in the viral cycle and adaptive evolution of RNA viruses: study applied to the potyvirus genius.Thèse de l’Université de Bordeaux. © Inra, Thierry Michon / UMR BFP

Première démonstration expérimentale

Pour tester expérimentalement cette hypothèse, les chercheurs ont créé trois mutants du virus de la pomme de terre Y1 contenant différents degrés de désordre2 dans la VPg, une protéine clé de l'adaptation des potyvirus3. Ces mutants, qui n’existent pas dans la nature, ont été inoculés à des plants de piments (Capsicum annuum) porteurs d'un gène de résistance et comparés au virus naturel.

Les deux mutants ayant le plus fort taux de désordre ont montré une capacité significativement plus élevée que le virus naturel à contourner la résistance de la plante et à restaurer l'infection, tandis que le mutant le moins « désordonné » s’en est révélé incapable. Ainsi, pour les deux virus les plus « désordonnés », 60% et 95% des plants de piments présentaient des symptômes au bout de 30 jours, alors que cette proportion n’était que de 40% environ pour le virus naturel.

Ces résultats étayent fortement l’hypothèse d’un impact positif du désordre intrinsèque des protéines dans la capacité d'adaptation d'un virus à ARN.

Le succès dans le contournement de la résistance du piment au virus est corrélé au taux de désordre dans la protéine VPg.. © Inra, Thierry Michon / UMR BFP
Le succès dans le contournement de la résistance du piment au virus est corrélé au taux de désordre dans la protéine VPg. © Inra, Thierry Michon / UMR BFP

Des informations précieuses pour la lutte antivirale

Cette étude pionnière permet d’appréhender un type de solution adaptative qui n’avait encore jamais été décrit. Elle constitue aussi un apport précieux pour comprendre la relation entre la plante et son pathogène, mais également pour mieux appréhender les crises épidémiques. 

Enfin, elle permet de reconsidérer les deux principales stratégies actuelles de lutte antivirale : l’utilisation de produits de lutte et l’introduction de résistances génétiques chez les plantes. Il conviendrait en effet dans les deux cas d’éviter de cibler les RID virales, du fait de leur propension à faciliter l’adaptation et le contournement des résistances.

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1- PVY ; genre Potyvirus

2 - Pour créer ces mutants, on substitue certains acides aminés par d’autres qui induisent plus de désordre dans la structure de la protéine, mais qui n’ont pas d’impact sur sa fonction.

3 - La VPg est une protéine possédant de nombreuses fonctions. Elle est en particulier impliquée dans la réplication du génome du virus.

Référence scientifique

Charon J, Barra A, Walter J, Millot P, Hébrard E, Moury B, Michon T. 2017. First experimental assessment of protein intrinsic disorder involvement in an RNA virus natural adaptive process. Mol. Biol. Evol. https://doi.org/10.1093/molbev/msx249