Les Virus Pathogènes des Végétaux
1/ Introduction : rappel sur les virus :
Les virus sont des entités biologiques de très petite taille, à structure non cellulaire et ne possédant pas l'ensemble des propriétés attribuées généralement aux êtres vivants. Les Virus ne peuvent se reproduire qu'au sein de cellules vivantes et sont donc des parasites intracellulaires obligatoires ; de ce fait, ils sont le plus souvent pathogènes. En dehors des cellules, ils sont métaboliquement inertes. En effet, de nombreuses maladies comme la mosaïque du tabac, celle de la pomme de terre, la mosaïque jaune du haricot, la jaunisse nanisante de l’orge sont dues à des virus.
2/ Reconnaissance et absorption des virus par les cellules :
L’infection implique un contact direct entre le virus et son hôte ; la particule virale étant inerte ; cette rencontre est aléatoire. En raison de la paroi cellulosique protectrice des cellules végétales, l’infection ne peut se faire qu’à l’occasion de blessures ou bien, ce qui est le plus fréquent, lors de piqûres par des insectes, notamment les Aphidiens (famille des pucerons) qui sont eux même infectés et vecteurs du virus, par des nématodes, mais aussi au travers la greffe, les bulbes, les tubercules, et plus rarement la pollinisation et la fécondation.
3/ Aperçu général des effets des virus sur les végétaux :
De nombreux virus attaquent les cellules des plantes, notamment des plantes à fleurs, et provoquent souvent leur mort. En général, il s'agit de virus à ARN ou rétrovirus.
Les virus des plantes sont en général indiqués par le nom de la plante hôte (virus de la pomme de terre, par exemple), ou bien d'après les symptômes manifestés (nanisme du maïs, jaunisse de la betterave). De nombreuses infections à virus provoquent des colorations «en mosaïque », ainsi nommées en raison des marbrures et des striures qui apparaissent sur les organes de la plante malade. La tomate, la pomme de terre, le haricot, le concombre et le tabac sont souvent victimes de ces infections. Parmi les virus capables de provoquer l'effet mosaïque, l'un des plus spectaculaires est celui qui infecte les cellules des pétales des fleurs. Les striures et les taches de couleur sont souvent dues à une infection virale. On connaît bien la panachure des tulipes : les virus provoquent une anomalie de coloration des tulipes, les rendant particulièrement précieuses.
D'autres virus se manifestent en jaunissant les feuilles, ou bien en les déformant par des dissymétries, des enroulements, ou des déchirures ; d'autres encore atteignent la tige de la plante, ce qui a pour effet d'en ralentir le développement ou de produire des nécroses internes.
Aucune plante n'est à l'abri des infections, et la diffusion de virus dans les plantations pose toujours aux agriculteurs un gros problème qu'il est difficile de maîtriser. En effet, bien que beaucoup de virus soit endémiques, il en existe comme celui de la Tungro du riz qui est responsable de graves épidémies périodiques. On estime que les virus du Tungro et de la mosaïque africaine du manioc provoquent entre 1. 5 et 2 milliards de $ de perte par an.
4/ Organisation du génome des virus végétaux :
Les virus sont efficacement classés selon la nature de leur matériel génétique et la stratégie développées pour l’utiliser. La quasi totalité des virus végétaux sont à ARN. Ils ont différentes capsides, des protéines liées à leur génome à la région 5' terminale, une queue poly A et une structure ARNt à l'extrémité 3'. Pour beaucoup de virus, le génome a besoin d'être divisé en 2 ou 3 segments, lesquelles sont encapsidés dans la même particule ou non. Le génome viral code pour 4 protéines ou plus, avec des fonctions bien précises dans le cycle infectieux. La similarité de certaines séquences dans les protéines non structurales comme l’ARN polymérase ARN dépendant et les hélicases laisse à penser qu'une grande majorité d'entre eux aurait évolué à partir de virus à ARN animaux.
5/ Virus à ARN positif :
Chez la plupart des Virus à ARN positif (ARNm), le génome est traduit dès son arrivée dans la cellule, grâce aux ribosomes hyaloplasmiques . la traduction primaire conduit à la production d'une enzyme spécifiquement virale, nommée ARN réplicase (ou ARN polymérase ARN dépendante) , celle-ci étant capable de répliquer un ARN (obtenir une copie complémentaire d'ARN à partir d'un autre ARN) : c’est la traduction secondaire. On obtient ainsi une population d'ARN négatifs permettant de fabriquer à leur tour de nouveaux ARN positifs qui servent à la fois pour la traduction et la constitution des nouveaux virions. Quelques Virus à ARN positif ont un cycle complexe, impliquant la fabrication d'une copie de leur génome sous forme d'une molécule d'ADN double-brin qui sera intégrée dans le génome de l'hôte; il s'agit des Rétrovirus, dont la plupart sont cancérigènes chez les Vertébrés. Ces Virus emportent dans leur virion une enzyme capable de recopier un ARN en ADN, appelée transcriptase inverse.
6/ Virus à ARN négatif :
Tous les Virus à ARN négatif (ARN antisens, complémentaire d'un ARNm) ont développé une stratégie très originale : ils emportent nécessairement dans leur capside une enzyme particulière appelée ARN transcriptase, dont le fonctionnement est identique à celui d'une ARN réplicase, et qui sert à fabriquer une molécule d'ARN positif à partir de leur génome. Ce dernier ne peut en effet être reconnu par la machinerie cellulaire et traduit en protéines, et une telle enzyme n'existe évidemment pas dans la cellule-hôte. L'ARN positif ainsi obtenu sert d'abord de messager pour la fabrication des protéines virales intervenant dans le cycle ou dans la constitution de la capside, puis, par la suite de matrice pour fabriquer de nouvelles molécules négatives, qui seront encapsidées.
7/ Virus à ARN subgénomique :
L'expression des gènes internes tel que les protéines du manteau des virus à ARN positif est médiée par un ARNs. Les ARNs sont de petit ARNm codant pour une seule protéine. Leur mécanisme de synthèse a été étudié chez beaucoup de virus (VMT, CMV ... ). D'après ces études, deux mécanismes ont été proposés :
1/ le brin ARN est synthétisé par la polymérase et une terminaison prématurée peut mener à la formation d'un ARNs qui peut servir de modèle pour la synthèse d'un ARNs (+).
2/ L’autre hypothèse est qu'ils seraient synthétisés grâce à une initiation interne d'un brin d'ARN(-).
Des expériences in vitro et in vivo tendent en faveur du second mécanisme. De petites séquences hétérogènes à l'extrémité 5' ont montré que la transcriptase virale utilise des primers en ARN pour initier la transcription. Ces primers sont obtenus pour le clivage de l'extrémité 5' d'un ARNm cellulaire par une endonucléase. Ces amorces sont utilisées pour initier la transcription du génome viral. Pour terminer la transcription, on pense que la présence de structure en tige et boucle joue un rôle important.
8/ conclusion :
Pour lutter contre les virus pathogènes des végétaux, il y a toute la panoplie de produits chimiques offerte par l’industrie ; mais qui engendre des problèmes de pollution et qui n ’est pas efficace à 100%. Aujourd’hui, nous disposons d’outils biotechnologiques à priori efficace, mais qui sont très controversés : il s’agit d’introduire un gène de résistance aux virus incriminés. Au Kenya, ou la famine est présente, l’introduction d’un gène de résistance contre le virus de la patate douce pallierait à ce problème. Florence Wambugu (chercheuse en phytogénétique), touchée personnellement par ce problème, a mené ces recherches sur une dizaine d’années pour aboutir à des essais sur le terrain en 1997.
Références, Bibliographie