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Institut de
Recherche sur la
Biologie de l'
Insecte
 
 
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Personnel

Catherine
DUPUY
Maître de Conférences
Equipe : TLVI

Thématique de recherche :

Les interactions entre les virus et leurs hôtes sont dans la très grande majorité des cas des interactions pathogènes si on excepte le cas très particulier des Polydnavirus. Lorsque l’on est virologiste, on ne peut qu’être fasciné par ces virus symbiotiques utilisés par des guêpes parasitoïdes pour réussir leurs parasitismes. Ces guêpes pondent leurs œufs à l’intérieur d’un autre insecte hôte, la chenille d’un lépidoptère. Afin de contourner la réponse immunitaire de l’hôte, elles injectent en même temps que les œufs des particules virales de polydnavirus (Figure 1). Dans la guêpe parasitoïde le génome viral est intégré au génome de la guêpe sous la forme d’un provirus. La réplication de l’ADN viral s’effectue uniquement chez les femelles parasitoïdes, à partir de la forme provirale intégrée, pour former de multiples cercles d’ADN double brin qui seront inclus dans les particules virales en formation. Les virions seront injectés dans la chenille au moment de la ponte puis les gènes viraux seront alors exprimés, entrainant l’inhibition des réponses immunitaires (inhibition de l’encapsulement des œufs) et l’arrêt du développement de la chenille. En absence de réplication dans la chenille parasitée le virus est propagé uniquement par transmission verticale de la forme provirale intégrée. Les polydnavirus appartiennent à la famille des Polydnaviridae au sein de laquelle deux genres ont été définis: les ichnovirus présents chez les guêpes parasitoïdes de la famille des Ichneumonidae et les bracovirus présents chez celle des Braconidae. Le virus sur lequel nous travaillons est le Bracovirus hebergé par la guêpe Cotesia congregata. Mon projet majeur consiste à caractériser le bracovirus associé à la guêpe braconide Cotesia congregata et comprendre comment il se réplique.

 

 

 

Figure 1Cycle du polydnavirus et de la guêpe parasitoïde

L’ADN viral intégré au génome de la guêpe (ici Cotesia congregata) est transmis verticalement aux générations suivantes sous forme de provirus. Dans les cellules ovariennes, il y a réplication et excision des cercles viraux à partir de la forme provirale intégrée. Les cercles sont encapsidés pour former les particules virales qui seront injectées, au moment de la ponte, dans l’hôte (ici la chenille du papillon Manduca sexta). Les particules virales entrent alors dans les cellules hôtes et les gènes viraux sont exprimés. L’expression des gènes viraux inhibe la réponse immunitaire de l’hôte et permet le succès du parasitisme.

 

 

1. Caractéristiques des génomes de bracovirus

 

Mon projet majeur a consisté à caractériser le génome du bracovirus de la guêpe Cotesia congregata, à l’annoter et à le comparer avec d’autres génomes de bracovirus séquencés afin de trouver l’origine de ce virus, de comprendre comment s’est effectué cette curieuse et unique association symbiotique virale et de mettre en évidence des facteurs de virulence potentiels. L’analyse des différents génomes séquencés m’a permis de montrer que malgré une origine différente des bracovirus et des ichnovirus, ils présentent une organisation des génomes non moins similaire : un grand génome très segmenté, une faible capacité codante et une organisation des gènes en familles multigéniques. Ces virus sont des vecteurs de pathogénicité dans l’hôte parasité; en absence de réplication les deux genres de virus ont évolué de manière similaire en développant des stratégies compensatrices permettant quand même de délivrer en abondance des gènes de virulence. Le rôle du virus dans la pathogénicité et donc dans la réussite parasitaire a donc permis l’expansion des familles de gènes et donc du génome viral. A l’inverse, le virus ne se répliquant pas dans l’hôte parasité, ce même génome a subit une réduction génomique, les gènes nécessaires à la multiplication du virus n’étant pas nécessaires dans l’hôte parasité.

 

2. Origine de l’association

 

Par des approches de transcriptomiques et de génomiques nous avons pu caractériser la machinerie virale produisant les particules de bracovirus et confirmer qu’aucun de ces gènes n’était codé par l’ADN contenu dans les particules virales. L’ancêtre des bracovirus est donc vraisemblablement un nudivirus sous famille lointaine des baculovirus. La conservation de la machinerie nudivirale dans les différentes lignées de guêpes braconides associées à des virus confirme leur histoire évolutive commune. Toutes ces espèces de braconides dérivent d’un ancêtre commun, ayant intégré un virus de type nudivirus il y a environ 100 millions d‘années. Le génome des bracovirus actuels est ainsi le résultat d’une longue co-évolution virus/guêpe conduisant à une organisation particulièrement originale. C’est en fait un génome bipartite qui réside dans le génome de la guêpe une partie est constitutée de gènes nudiviraux et produit les particules tandis que l’autre partie correspond à l’ADN des particules injectées dans l’hôte (Figure 2). Le génome inclus dans les particules virales ne porte plus de gènes viraux mais des gènes de guêpes dont la fonction actuelle est de produire dans l’hôte parasité des facteurs de virulence.

 

 

 

Figure 2Représentation schématique de l’organisation du génome bipartite des bracovirus

Ce génome est constitué d’un locus proviral, à partir duquel sont formés les cercles d’ADN inclus dans les particules virales, et de gènes d’origine nudivirale (isolés pour certains et organisés en cluster pour d’autres). Ces gènes correspondent à la machinerie réplicative du virus et aux protéines de structure des particules virales.

 

 

3. Réplication des bracovirus

 

L’un des enjeux que je me fixe est de comprendre comment le génome des bracovirus se réplique c'est-à-dire comment on passe d’une forme linéaire intégrée au génome de la guêpe à une forme libre polycirculaire, chaque segment étant incorporé dans des nucléocapsides distinctes. Le séquençage de la forme provirale intégrée a montré que 80 % des segments viraux étaient localisés au sein d’un macrolocus, chaque segment étant séparé par des séquences de guêpe variant de 120 à 8000 pb. Cette co-localisation peut laisser supposer une amplification conjointe de l’ensemble des segments viraux suivie de la résolution de chacun des cercles. Les premiers résultats obtenus ont montré que certains des cercles viraux étaient co-amplifiés sous forme d’une macromolécule qui était ensuite maturée. Les premiers résultats montrent clairement que les segments viraux isolés ainsi que ceux contenus dans le macrolocus sont amplifiés de manière indépendante du locus majeur excluant l’hypothèse d’une amplification conjointe de l’ensemble du locus viral ; nous avons ainsi pu établir une cartographie précise de l’ensemble des segments qui étaient amplifiés et montré que des segments séparés de moins de 500 pb étaient co-amplifiés. Il reste à déterminer comment chacune des molécules est résolue et encapsidée de façon indépendante. La poursuite de ces travaux va s’articuler autours de trois thèmes : Identifier des séquences qui permettent l’initiation de la réplication ; Comprendre comment le génome viral est encapsidé ; Identifier les protéines impliquées dans la réplication.

Publications majeures :

1. Dupuy C, Buzoni-Gatel D, Touze A, Bout D, Coursaget P. Nasal immunization of mice with human papillomavirus type 16 (HPV-16) virus-like particles or with the HPV-16 L1 gene elicits specific cytotoxic T lymphocytes in vaginal draining lymph nodes. J Virol.1999. 73:9063-71.

 

2. Pasquier-Barre F, Dupuy C, Huguet E, Monteiro F, Moreau A, Poirie M, Drezen JM. Polydnavirus replication: the EP1 segment of the parasitoid wasp Cotesia congregata is amplified within a larger precursor molecule. J Gen Virol. 2002. 83:2035-45.

 

3. Espagne E, Dupuy C, Huguet E, Cattolico L, Provost B, Martins N, Poirie M, Periquet G, Drezen JM. Genome sequence of a polydnavirus: insights into symbiotic virus evolution.Science. 2004. 306:286-9. (premier co-auteur).

 

4. Dupuy C, Huguet E, Drezen J-M. Unfolding the evolutionary story of Polydnaviruses.Virus Research. 2006. 117; 81-89.

 

5. Bézier, M. Annaheim, J. Herbinière, C. Wetterwald, G. Gyapay, S. Bernard-Samain, P. Wincker, I. Roditi, M. Heller, M. Belghazi, R. Ripfister-Wilhem, G. Periquet, C. Dupuy, E. Huguet, A-N Volkoff, B. Lanzrein and JM Drezen. Polydnaviruses of braconid wasps derive from an ancestral nudivirus. Science. 2009. 323 : 926-930.

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