Molecular epidemiology of geminiviruses responsible for emerging diseases on vegetable crops in Burkina Faso | Épidémiologie moléculaire des géminivirus responsables de maladies émergentes sur les cultures maraîchères au Burkina Faso

anglais. Geminiviruses have emerged to become one of the largest and most economically important groups of plant-infecting viruses, and geminivirus-induced diseases are a major threat to worldwide vegetable production, particularly in tropical and subtropical regions of the world. Importantly, the accumulated body of work on some of the most important geminiviral associated diseases clearly demonstrate the role of geminiviruses associated with wild plants on the emergence of disease on imported crops. Moreover, recent metagenomic data suggested that the vast majority of viruses characterized from crops represent only a small fraction of the phytoviruses in general. It is therefore of prime interest to obtain a better knowledge of viral diversity infecting crops and wild plants, the main epidemiological parameters involved in their emergence and their dynamic at the scale of agro-ecological systems. In this work, a survey of solanaceous crop fields and their surrounding uncultivated plants from 48 localities in Burkina Faso and Ivory Coast was performed. The sample analysis using classical molecular biology tools both confirm the incompleteness of our knowledge of the geminivial diversity and the existence of numerous alternative wild host plants. At least five species of begomovirus and mastrevirus were found in association with the ToLCD-TYLCD. A North to South increasing gradient of complexity of viruses populations was uncover with PepYVMLV being the most prevalent on cultivated solanaceous plants. The discovery of the association of a newly described DNA-B component with the PepYVMLV also lead to the study of the epidemiological parameters of this co-infection. Despite this association being relaxed, it was demonstrated that the virulence of the disease, the viral accumulation and the transmission by Bemisia tabaci were increased with the presence of the co-infection with the DNA-B component. All these factors are probably associated with the success of this association on the field. Because of the extreme severity of the resulting disease, the diffusion of this new DNA-B component at a larger scale would represent a major threat to tomato culture in Burkina Faso, Africa and the world in general. The use of a metagenomic approach, allow the generalization of our findings to full agro-ecological settings. Besides confirming previous species discovery, species yet undescribed in Burkina Faso along with completely new begomovirus species were described. The inspection of the virus-plant and virus-virus associations networks allow to uncover strong links existing between the viral corteges associated to groups of cultivated and uncultivated plants. These findings emphasized the necessity to consider full agro-ecological settings plant diversity rather than only crops in order to understand and prevent geminiviruses associated diseases. Globally, our results highlight the necessity to carry on the ongoing plant disease monitoring work and the inventory of viral populations associated with cultivated and uncultivated plants in order to understand the functioning of natural geminiviral community and the impact of human practices on the emergence of viral disease.

français. Les épidémies virales constituent une menace majeure pour les cultures dans de nombreuses régions tropicales et subtropicales du monde. En Afrique de l'Ouest et Centrale, malgré la caractérisation d'une multitude de nouvelles espèces de géminivirus, les connaissances sur l'épidémiologie des maladies virales émergentes restent incomplètes, notamment concernant la diversité et l'identification précise des espèces virales incriminées. Paradoxalement, si l'on considère que la plupart des maladies émergentes causées par les géminivirus sont liées à des virus infectant naturellement les plantes sauvages, et qui se seraient adaptés aux plantes cultivées introduites, la diversité des populations virales dans leurs écosystèmes naturels reste très largement méconnue. De plus, le caractère non pérenne de la majorité des plantes maraîchères suggère l'existence de plantes hôtes alternatives ou réservoirs, qui permettent aux populations virales de se maintenir lors des périodes d'intercultures. Par conséquent, pour lutter contre ces nouvelles maladies virales dévastatrices, il est primordial d'acquérir de meilleures connaissances de la diversité des populations virales des plantes cultivées et sauvages, de leurs répartitions géographiques, de leurs liens phylogénétiques, de leurs pathogénicités et des principaux facteurs épidémiologiques à ''échelle des agro-écosystèmes. Ainsi, les travaux entrepris dans cette thèse ont porté sur l'analyse d’échantillons de plantes maraichères et non cultivées provenant de 48 localités réparties sur le territoire du Burkina Faso et de Côte d'Ivoire. Nos principaux résultats confirment à la fois la non-exhaustivité de notre connaissance de la diversité des géminivirus présent sur les cultures maraîchères, avec l'existence d’au moins cinq espèces de géminivirus impliqués dans la maladie du ToLCD-TYLCD, d'un gradient Nord-Sud de complexité des espèces de géminivirus au Burkina Faso, la prédominance du PepYVMLV sur les solanées cultivées et la présence de nombreuses plantes alternatives ou réservoirs. Au regard de la découverte d'un nouveau composant d'ADN-B en association avec le PepYVMLV, les principaux paramètres du pouvoir pathogène du PepYVMLV en infection simple ou mixte avec le composant d'ADN-B ont été évalués en conditions contrôlées. Nos résultats démontrent que même si le PepYVMLV n'est pas un bégomovirus bipartite strict, l'ADN-B représente à la fois un activateur fort de la virulence, de l'accumulation du virus dans la plante et de la transmission par son insecte vecteur Bemisia tabaci, qui semblent concourir à sa prédominance sur le terrain. Une diffusion plus large de ce composant d'ADN-B représenterait une menace majeure pour la culture de la tomate au Burkina Faso, en Afrique et plus largement dans le monde. L'élargissement des analyses par l'utilisation d'une approche métagénomique à non seulement permis de confirmer la présence d'une majorité des virus décrits préalablement avec les approches classiques, mais également la caractérisation de nouvelles espèces virales. L'analyse des réseaux d'associations virus-plantes hôtes et virus-virus ont montré des liens forts entre les populations virales associés à des groupes de genres de plantes cultivées et non cultivées soulignant la nécessité de considérer les agro-écosystèmes dans leur totalité pour lutter contre les maladies à géminivirus. L'ensemble de nos résultats soulignent l'importance des travaux d'épidémiosurveillance et d'inventaire des populations virales sur les plantes cultivées et sauvages afin de comprendre le fonctionnement des communautés virales à l'échelle des agroécosystèmes et l'impact des perturbations anthropiques sur les processus d’émergence de nouvelles maladies.