Ecologie des virus causant la jaunisse nanisante des céréales : rôle du compartiment sauvage comme réservoir pour les virus et leurs pucerons vecteurs. // Ecology of yellow dwarf viruses in France : role of the wild compartment as reservoir for the virus

Les virus de la jaunisse nanisante des céréales (YDVs) figurent parmi les maladies les plus dommageables des cultures céréalières (orge, blé, avoine, maïs, riz), avec des épidémies pouvant provoquer jusqu'à 80 % de pertes de rendement. Ils forment un complexe de 12 espèces virales, historiquement classées dans les Luteoviridae puis récemment réassignées aux familles Tombusviridae et Solemoviridae. Ce complexe est transmis de manière persistante par au moins 25 espèces de pucerons, et infecte plus de 150 espèces de poacées sauvages ou cultivées dans divers agro-écosystèmes (cultures, prairies, pelouses, bandes enherbées, lisières). À la fin de l'été, les graminées sauvages peuvent assurer le maintien inter-saisonnier du virus entre la récolte et le semis suivant via un réservoir viral (« green bridge »). Lors des vols de pucerons à l'automne, les vecteurs colonisent ces plantes infectées, acquièrent le virus, puis le retransmettent aux jeunes cultures. Il est donc crucial d'élucider le rôle des graminées estivales dans le maintien et l'émergence des YDVs, en amont des migrations vectorielles. Le développement des technologies de séquençage à haut débit (HTS/NGS) permet aujourd'hui de décrire les communautés virales (viromes) au sein d'échantillons de plantes et d'insectes vecteurs, et d'analyser les dynamiques de circulation virus–hôtes–vecteurs ainsi que la phylodynamique de transmission entre compartiments sauvages et cultivés.
L'objectif général est de caractériser, par métagénomique et écologie virale, la diversité des populations de YDVs chez les céréales et les poacées sauvages, de cartographier la circulation des virus du complexe BYDV/CYDV dans les agro-écosystèmes français, et d'identifier les espèces de poacées jouant un rôle de réservoir viral en fin d'été (green bridge) contribuant à la contamination des céréales à l'automne.
La thèse reposera sur deux axes méthodologiques complémentaires : tout d'abord la réalisation d'un screening viromique des céréales et graminées estivales pour estimer la richesse et la composition en espèces et variants de YDVs par espèce hôte. L'analyse intégrera des poacées annuelles et pérennes, indigènes et exotiques, en tenant compte de leurs traits biologiques et phénologiques.
Plusieurs graminées exotiques C4 présentent une croissance active en juillet–août et constituent des candidats plausibles au rôle de réservoir viral estival, contrairement à certaines poacées indigènes sénescentes en été, peu attractives pour les vecteurs. L'étude comparée de ces styles de vie et origines permettra d'évaluer différentes configurations de réservoirs hôtes, incluant les espèces exotiques en expansion en France sous l'effet du changement climatique, susceptibles de modifier le cycle épidémiologique des YDVs dans les céréales.
Ensuite, l'analyse expérimentale en condition contrôlée de la propagation et de la transmission inter-hôtes des deux espèces virales majoritaires en France : BYDV-PAV et BYDV-PAS, inoculées via le puceron vecteur principal Rhopalosiphum padi. Les virus seront transmis à cinq espèces de poacées sauvages, puis entre les poacées et le blé. Les espèces hôtes seront choisies selon leur sensibilité à l'infection et/ou les résultats du virome. La prévalence de PAV et PAS sera estimée comme proxy du taux d'infection des hôtes. Chez les vecteurs, le taux de survie et la fécondité seront mesurés après la période d'accès à l'inoculation, via le nombre d'insectes vivants et la descendance totale par femelle.
Ce projet présente des implications fondamentales et appliquées : (1) améliorer les connaissances sur l'écologie et l'émergence des YDVs dans les réseaux hôtes–vecteurs, (2) décrypter les voies de transmission virale, et (3) identifier les réservoirs viraux assurant le maintien inter-saisonnier. Les résultats permettront ainsi d'orienter le développement de stratégies culturales et agro-écologiques durables pour la gestion des YDVs dans les systèmes céréaliers français.
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Yellow dwarf viruses (YDVs) are extremely damaging diseases for cereal crops (barley, wheat, oat, maize, rice), with the most severe epidemics causing up to 80% yield loss. This disease is caused by a complex of 12 viral species formerly members of the Luteoviridae family and newly assigned to the Tombusviridae and Solemoviridae families. This viral complex is persistently transmitted by at least 25 aphid species and it can infect more than 150 species of wild and cultivated Poaceae distributed in various agro-ecosystems (cereal crops, pastures, grasslands, meadows, grass strips, etc.). The wild compartment can thus serve as virus reservoir at the end of summer, between the cereal harvest and the next crop sowing (so-called “green bridge”). Autumnal aphid flights will land on infected plants, acquire the virus, and further transmit it to crops. It is therefore essential to better characterize the role of wild grasses as reservoir for YDVs before the aphid flights. The development of high throughput sequencing technologies (HTS) allows to identify the virus communities in various samples (plants, insects,…), and thus to better understand the ecology of plant viruses in agro-ecosystems, such as the virus circulation among host plants and vectors, and the phylodynamic analysis of virus transmission between cultivated and wild compartments by aphid vectors.
The main aim of the thesis is to use metagenomics and virus ecology to characterize the diversity of YDV populations among cereals and wild grasses, the circulation of the different viruses forming the B/CYDV complex in French agro-ecosystems, and to determine which wild grass species can serve as virus reservoir at the end of summer (green bridge) to further infect cereals during the fall. For that matter, the thesis will combine two complementary approaches. First, a large-scale virome study on summer grasses and cereals to identify the richness and composition of YDV species and variants in each grass species. The diversity of Poaceae lifestyles and origins in France will be considered, through the survey of annual and perennial grasses, as well as indigenous and exotic species. Indeed, C4 exotic grasses show an active growing season in July-August and are good candidates for YDV reservoir in summer; while some indigenous grasses are senescent and will not be used by aphid flights. Analyzing various Poaceae lifestyles will allow to consider the different possibilities of host reservoirs for YDVs, including exotic grasses which are spreading in France due to climate change and can thus modify the YDV epidemiological cycle in cereals.
Second, the propagation and circulation of the two main YDV species present in France (BYDV PAV and PAS) will be analyzed in the wild grasses and cereals in controlled conditions. These two virus species will be inoculated by their aphid vector (Rhopalosiphum padi) in five wild grass species, and between wild grasses and wheat. The grass species will be selected for their capacity to host YDV infection and/or based on the results from the virome study performed previously. Afterwards, PAV and PAS prevalence in wild grasses and wheat will be calculated as a proxy of the virus infection rate. For the aphid vectors, survival rate and fecundity will be determined based on the number of alive insects and total offspring per female after the inoculation access period, respectively.
All together, this thesis has both fundamental and applied research implications: improving our global knowledge about the ecology of important virus diseases in cereal crops, as well as deciphering the YDV transmission pathways and the virus reservoir (green bridge) determination. This will serve to orient future cultural and agro-ecological practices for YDV management in cereals in France.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Contrat doctoral libre

Université de Bordeaux

154 Sciences de la Vie et de la Santé

Formation requise : Master (ou diplôme équivalent) en phytopathologie, biologie moléculaire, microbiologie, génomique/métagénomique, bio-informatique, biotechnologies, ou agronomie. Connaissances requises : - Connaissances de base en virologie végétale, des interactions virus–hôte et des processus d'infection; - Expérience dans les approches de métagénomique et d'analyses de données NGS, appliquées à l'étude des viromes ou pathogènes végétaux, - Connaissances en épidémiologie des maladies des plantes, méthodes de surveillance, analyse des dynamiques de propagation et émergence virale, - Pratique des techniques fondamentales de biologie moléculaire : extraction d'ARN/ADN, PCR/RT-qPCR, clonage moléculaire, séquençage, analyses d'expression génique, - Expérience dans les outils bio-informatiques et/ou compétences en programmation (R, Python, Bash) pour l'analyse de données génomiques et métagénomiques. Le candidat réalisera des expériences de manière autonome dans des conditions de laboratoire contrôlées et au champ. Le candidat doit être curieux, méticuleux et avoir de bonnes capacités de communication (en français et en anglais) pour interagir efficacement avec les membres de l'équipe.
Required education: Master's degree (or equivalent) in plant pathology, molecular biology, microbiology, genomics/metagenomics, bioinformatics, biotechnology, or agronomy. Required knowledge: - Basic knowledge of plant virology, virus-host interactions, and infection processes; - Experience in metagenomics and NGS data analysis approaches applied to the study of plant viromes or pathogens; - Knowledge of plant disease epidemiology, surveillance methods, and analysis of viral spread and emergence dynamics; - Practice in fundamental molecular biology techniques: RNA/DNA extraction, PCR/RT-qPCR, molecular cloning, sequencing, gene expression analysis; - Experience in bioinformatics tools and/or programming skills (R, Python, Bash) for genomic and metagenomic data analysis. The candidate will conduct experiments independently in controlled laboratory conditions and in the field (plant survey). The candidate must be curious, meticulous, and have good communication skills (in French and English) to interact effectively with team members.