Host factors involved in potyvirus cell-to-cell movement: new sources of resistance ?

International audience

anglais. How do potyviruses move through plants?The PotyMove project aims to gain a better understanding of the plant factors that enable potyviruses to move from one cell to another.Potyviruses cause severe damage to cultivated plants. Infection is based on a succession of interactions between viral proteins and host proteins. The absence or mutation of a factor essential to the virus leads to plant resistance. This is referred to as passive resistance (preventing a virus function from being carried out), as opposed to active resistance (the plant triggers a panoply of reactions to combat the virus). As they move from cell to cell, viruses exploit plasmodesmata, small channels linking plant cells. Viruses are able to modify these channels in order to move, thanks to the action of viral movement proteins. This step is a real bottleneck for viral infection. Knowing the underlying mechanisms makes it possible to identify new sources of resistance that block or reduce this movement at local level, which at whole-plant level translates into a reduction in viral accumulation, but also a reduction in the risk of the appearance and spread of viral strains bypassing other resistances already present. The PotyMove project therefore aims to gain a better understanding of the plant factors that enable potyviruses to move from one cell to another.Using viral movement proteins as baits to trap their plant partners and validate their role in potyvirus movementDuring cell-to-cell movement, potyviruses exploit plasmodesmata by producing proteins enabling the passage of the viral genome, known as movement proteins. Using these viral proteins as bait, the aim is to trap their partners in plants, thanks to an original approach of plasmodesmata proteomics and an approach of protein-protein interactions in yeast. The role of the plant factors thus identified (called candidates), in the cell-to-cell transport of potyviruses, must then be validated. This is achieved by obtaining plants mutated for these factors and carefully monitoring the infection of viruses tagged with a fluorescent protein in the mutated plants. In parallel, two complementary genetic approaches are being carried out in the model plant Arabidopsis to identify other candidates based on the observation of plants potentially affected in the movement of the virus, and by identifying the genes responsible. Functional validation of the candidates and/or identification of the genes by genetic approaches are the longest stages of the project.Key project resultsTwo new plant factors have been identified and validated as being involved in potyvirus movement: the Remorin protein, which is found associated with particular membrane domains called lipid rafts in plants, and also in plasmodesms. A second protein (currently being published), partially associated with plasmodesmata and also involved in potyvirus movement, appears to be part of a wider network of proteins capable of modifying specific structures in the plant cell's endoplasmic reticulum. The transfer of these results to tomato is still in progress.

français. Comment les potyvirus se déplacent-ils dans les plantes ?Le projet PotyMove vise à mieux connaître les facteurs de plante qui permettent aux potyvirus de se mouvoir d’une cellule à l’autreLes potyvirus provoquent de graves dommages chez les plantes cultivées. L’infection repose sur une succession d’interactions entre protéines virales et protéines de l’hôte. L’absence ou la mutation d’un facteur essentiel au virus entraîne la résistance de la plante. On parle alors de résistance passive (empêcher une fonction du virus de s’accomplir) en opposition à une résistance active (la plante déclenche une panoplie de réactions pour lutter contre le virus). Lors du mouvement de cellule à cellule, les virus exploitent les plasmodesmes, des petits canaux reliant les cellules végétales entre elles. Les virus sont capables de modifier ces canaux pour se déplacer grâce à l’action de protéines virales de mouvement. Cette étape est un véritable goulot d’étranglement pour l’infection virale. Connaître les mécanismes sous-jacents permet d’identifier de nouvelles sources de résistance bloquant ou réduisant ce mouvement au niveau local, ce qui au niveau de la plante entière, se traduit par une réduction de l’accumulation virale, mais aussi une réduction du risque d’apparition et de propagation de souches virales contournant d’autres résistances déjà présentes. Le projet PotyMove vise donc à mieux connaître les facteurs de plante qui permettent aux potyvirus de se mouvoir d’une cellule à l’autre. Utiliser les protéines de mouvement virales comme appâts pour piéger leurs partenaires de plante et valider leur rôle dans le mouvement des potyvirusLors du mouvement de cellule à cellule, les potyvirus exploitent les plasmodesmes en produisant des protéines permettant le passage du génome viral, nommées protéines de mouvement. En utilisant comme appâts ces protéines virales, le but est de piéger leurs partenaires chez la plante, grâce à une approche originale de protéomique des plasmodesmes et une approche d’analyses d’interactions entre protéines chez la levure. Le rôle des facteurs de plante ainsi identifiés (appelés candidats), dans le transport de cellule à cellule des potyvirus, doit ensuite être validé. Ceci est réalisé grâce à l’obtention de plantes mutées pour ces facteurs et en suivant scrupuleusement l’infection de virus étiquetés à l’aide d’une protéine fluorescente dans les plantes mutées. En parallèle, deux approches génétiques complémentaires sont menées chez la plante modèle Arabidopsis pour identifier d’autres candidats en partant de l’observation de plantes potentiellement affectées dans le mouvement du virus et en identifiant les gènes responsables. La validation fonctionnelle des candidats et/ou l’identification des gènes par approches génétiques sont les étapes du projet les plus longues.Résultats majeurs du projetDeux nouveaux facteurs de plante ont été identifiés et validés comme étant impliqués dans le mouvement des potyvirus : la protéine Remorine, que l’on retrouve associée à des domaines membranaires particuliers appelés radeaux lipidiques chez les plantes et aussi au niveau des plasmodesmes. Une deuxième protéine (en cours de publication), partiellement associée aux plasmodesmes, elle aussi impliquée dans le mouvement des potyvirus, semble faire partir d’un réseau plus large de protéines capables de modifier des structures particulières du réticulum endoplasmique de la cellule végétale. Le transfert de ces résultats à la tomate est encore en cours.Le projet a permis la publication dans des revues internationales scientifiques de 9 publications. Une dixième publication sera soumise en septembre 2023.