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L’étude des virus et viroses majeures de la Vigne ; une "never-ending story "

La thématique que j’anime actuellement, a comme objectif principal la recherche de stratégies de lutte innovantes et intégrées antivirales et antivectorielles, contre les principaux bio-agresseurs viraux de la vigne - virus du court noué (grapevine fanleaf virus transmis par nématode) et de l’enroulement (grapevine leafroll-associated virus transmis par cochenille) – et accompagnant la transition agro-écologique de la viticulture. Une attention particulière est aussi portée sur l’émergence de maladies virales et en particulier sur le nouveau virus de la vigne, le grapevine Pinot gris virus, dont le pouvoir pathogène et l’étiologie sont encore très mal connus. Notre thématique se décline en plusieurs projets de recherche, dont l’avancement dépend d’une part des moyens humains mobilisables mais aussi des contrats permettant leur réalisation et le recrutement de non permanents, y compris de scientifiques mis à disposition (coll. Institut Français de la Vigne et du Vin et la société Multifolia).

Avec plus de 80 virus et viroïdes, la vigne est l’espèce cultivée qui héberge le plus de virus, complexifiant l’étude de ces viroses. Il est indispensable de prendre en compte ce « microbiote » viral dans toutes les études portant sur les interactions entre la Vigne et ses pathosystèmes. Aussi, nous recourons à des hôtes et virus « modèles », et en particulier des clones infectieux et leurs mutants et réassortants, dont nous étudions les propriétés biologiques, et les dérégulations qui découlent de ces interactions par des approches de « omics ». Ces modèles et approches méthodologiques alimentent nos recherches fondamentales qui concernent l’étude approfondie des interactions moléculaires entre le virus, ses hôtes et son vecteur permettant la compréhension des mécanismes et ainsi aboutir à l’élaboration de stratégies de lutte innovantes. Avec l’avènement du séquençage à haut débit, la métagénomique virale en lien avec l’étude du virome de la vigne nous permet d’aborder un niveau d’exhaustivité jamais atteint dans les études de génétiques de population virales qui sont déclinées dans la plupart de nos projets de recherche actuels, y compris dans l’implémentation potentielle de nouvelles méthodes de détection des virus de la vigne pour la certification phytosanitaire, les échanges internationaux et l’épidémio-surveillance avec les émergences virales.  C’est une compétence à pérenniser en virologie de la Vigne.

La finalité de ces recherches se décline dans le cadre de la gestion intégrée de la santé de la vigne vis-à-vis de ses principales viroses, en particulier contre celles induisant un dépérissement au vignoble (incluses depuis 2017 dans le Plan National Dépérissement du Vignoble), en promouvant la lutte biologique (prémunition, jachères antagonistes des vecteurs …), les résistances génétiques, et les alternatives, y compris biotechnologiques pour établir des preuves de concept, à la lutte chimique contre les vecteurs de virus.

Projets de recherche récents et actuels

Coordination et co-coordination

• VACCIVINE (350 k€) : co-coordination avec Emmanuelle Vigne. Intérêt de la prémunition en tant que méthode de biocontrôle du court-noué : identification de souches Virales Atténuées de Grapevine fanleaf virus (GFLV) potentiellement efficaces Contre le Court-noué par induction de l’ARN Interférence chez Vitis VINifera ; 2018-2021 ; Plan National Dépérissement (PNDV), CNIV, Chambre Grand Régionale, Région Grand Est
• Métagénome (60 k€) : co-coordination avec Emmanuelle Vigne étude du métagénome du GFLV au vignoble – pré-étude sur la prémunition ; 2017 CIVC, CIVA, BIVB et Moët et Chandon
• Hymavi (12 k€) Emergence virale du Grapevine Pinot gris virus en Bourgogne ; BIVB 2018-2019
• BIOCOU (100 k€) Lutte BIOlogique contre la maladie du court-noué de la vigne : Impact de l’intégration de techniques culturales impliquant des jachères en inter-culture et l’utilisation d’un porte-greffe résistant, sur les populations de nématodes ; compréhension du mode d’action des plantes COUvre-sol à effet nématicide ; 2017-2018 ; Ministère de l'Ecologie - ONEMA – Plan Ecophyto
• ANR COMBINING (399 k€) co-coordination avec Samia Djennane. Rootstock-mediated Combination of RNA and peptide Interference as sustainable Innovative resistances against Grapevine fanleaf virus ; 2016-2018 
• Thèse In Vinno : co-coordination avec Emmanuelle Vigne. Bourse de thèse et projet de recherche (133 k€) étude du déterminisme moléculaire des Interactions compatibles et incompatibles Vitis vinifera / Nepovirus / Nicotiana occidentalis ; vers l'identification de nouvelles stratégies de lutte biologique contre le court-noué ; 2015-2018 CIVC, CIVA, BIVB et Moët et Chandon
• ANR IMA-GMO (600 k€) Impact Assessment of Genetically MOdified plants on the associated microflora and virus using a high throughput metagenomic approach; 2012-2016

Responsable de « work package » et partenariat

• GPGV : état des lieux sur une virose émergente, la maladie du Pinot gris, et les symptômes associés. 2019-2021. Plan National Dépérissement (PNDV)
• Thèse HypeGrape (100k€) Encadrement : Emmanuelle Vigne et Corinne Keichinger (DT) : Caractérisation de la réaction d'hypersensibilité induite par le GFLV. 2019-2022. Région Grand-Est et CNIV-PNDV
• InVaProtect (200 k€) : émergences de pathogènes et vecteurs chez la vigne dans le Rhin supérieur ; intégration d’un volet sur le Grapevine Pinot gris virus en 2016-2018. Interreg, Financement Européen.
• Innov PME (50 k€) : étude métabolomique pour l’identification de molécules bionématicides chez le Sainfoin et autres fabacées 2017-2018 : Société Multifolia et Région Grand Est
• ANR VINOBODIES (159 k€) : Nanobodies: the Swiss army knife of grapevine virology ; 2016-2018

Publications représentatives

• Orlov,I., Hemmer C., Ackerer L., Lorber B., Ghannam A., Poignavent V., Hleibieh K., Sauter C., Schmitt-Keichinger C., Belval L., Hily J-M., Marmonier A., Komar V., Gersch S., Schellenberger P., Bron P., Vigne E., Muyldermans S., Lemaire O., Demangeat G., Ritzenthaler C. & Klaholz P. (2020). Structural basis of nanobody-recognition of grapevine fanleaf virus and of virus resistance loss. bioRxiv preprint. doi: http://dx.doi.org/10.1101/728907. (in press PNAS).
• Hily J-M., Poulicard N., Candresse T., Vigne E., Beuve M., Renault L., Velt A., Spilmont A-S., & Lemaire O. (2019). Datamining, genetic diversity analyses and phylogeographic reconstructions redefine the worldwide evolutionary history of grapevine Pinot gris virus and grapevine berry inner necrosis virus. Phytobiomes Journal, https://doi.org/10.1094/PBIOMES-10-19-0061-R.
• Hily J.M., Candresse T., Garcia S., Vigne E., Tannieres M., Komar V., Barnabe G., Alliaume A., Gilg S., Hommay G., Beuve M., Marais A. & Lemaire O., (2018). High-throughput sequencing and the viromic study of grapevine leaves: from the detection of grapevine-infecting viruses to the description of a new environmental Tymovirales member. Frontiers in Microbiology, 9, article 1782. doi: 10.3389/fmicb.2018.01782.
• Hily J.M., Demaneche S., Poulicard N., Tanniere M., Djennane S., Beuve M., Vigne E., Demangeat G., Komar V., Gertz C., Marmonier A., Hemmer C., Vigneron S., Marais A., Candresse T., Simonet P. & Lemaire O. (2018). Metagenomic-based impact study of transgenic grapevine rootstock on its associated virome and soil bacteriome. Plant Biotechnology Journal, 16(1): p. 208-220, https://doi.org/10.1111/pbi.12761.
• Hemmer C., Djennane S., Ackerer L., Hleibieh K., Marmonier A., Gersch S., Garcia S., Vigne E., Komar V., Perrin M., Gertz C., Belval L., Berthold F., Monsion B., Schmitt-Keichinger C., Lemaire O., Lorber B., Gutiérrez C., Muyldermans S., Demangeat G., & Ritzenthaler C. (2018). Nanobody-mediated resistance to Grapevine fanleaf virus in plants. Plant Biotechnology Journal. 16: 2, pp. 660-671, doi: 10.1111/pbi.12819.
• Fuchs M. & Lemaire O. (2017). Novel Approaches for Viral Disease Management. Book chapter 27 in Grapevine Viruses: Molecular Biology, Diagnostics and Management. Editors: Meng, B., Fuchs, M. & Golino, D. Springer. pp. 599-621.
• Bragard, C., Caciagli, P., Lemaire, O., Lopez-Moya, J.J., MacFarlane, S., Peters, D., Susi, P. & Torrance, L. (2013). Status and prospects of plant virus control through interference with vector transmission. Annual Review of Phytopathology. 2013. 51:177-201; doi: 10.1146/annurev-phyto-082712-102346.
• Le Maguet J., Beuve M., Herrbach E. & Lemaire O. (2012). Transmission of six grapevine ampeloviruses and two vitiviruses by the mealybug Phenacoccus aceris. Phytopathology 102(7):717-723, doi: 10.1094/PHYTO-10-11-0289.
• The Local Monitoring Committee, Lemaire O., Moneyron A. & Masson J.E. (2010). Interactive Technology Assessment and Beyond: the Field Trial of Genetically Modified Rootstocks of Grapevines at INRA-Colmar. Plos Biology, Nov. 2010, 8(11): e1000551, doi: 10.1371/journal.pbio.1000551.
• Bertsch, C., Beuve, M., Dolja, V., Wirth, M., Pelsy, F., Herrbach, E. & Lemaire, O. (2009). Retention of the virus-derived sequences in the nuclear genome of grapevine as a potential pathway to virus resistance. Biology Direct, 4, 21; doi:10.1186/1745-6150-4-21.

Parcours

• Janvier 2011 : Directeur de Recherche 2ème classe
• Septembre 2010 : Habilitation à Diriger les Recherches : « contribution à la gestion intégrée de la santé de la vigne, appliquée à ses principales viroses ». Université de Strasbourg.
• Janvier-juin 1997 : Mission de 6 mois à Broom’s Barn Experimental Station, UK, dans le laboratoire de H.G. SMITH et M. STEVENS, dans le cadre de l’accord de coopération INRA-BBSRC : « étude de la variabilité moléculaire et de la phylogénie des polérovirus sur betterave ».
• Février 1992-sept 1993 : Post-doc dans le laboratoire du Professeur B. FALK, University of California, Davis, USA : « étude des interactions entre puceron vecteur et Beet western yellows virus (BWYV). Mécanismes moléculaires de la transmission persistante : identification et expression des protéines d'origine virale, susceptibles d’être impliquées dans la transmissibilité du BWYV par puceron – caractérisation du CABYV en Californie ».
• Septembre 1992 : Chargé de Recherche 1^ère classe
• Septembre 1988 : Chargé de Recherche 2^ème classe
• Juillet 1988 : Thèse de Doctorat de virologie végétale : « contribution à l’étude des propriétés biologiques des ARN du BNYVV et de leur rôle dans l’étiologie de la maladie », sous la direction de K. RICHARDS et G. JONARD. Université Louis Pasteur (ULP), Strasbourg.
• Octobre1984-septembre1985 : Scientifique du Contingent au Centre de Recherche du Service de Santé des Armées (C.R.S.S.A.), Hôpital Percy, Clamart. "étude de la mycotoxine trichothécène T-2 ; contribution à l’obtention d'anticorps monoclonaux".
• Octobre 1984 : Attaché Scientifique Contractuel INRA

Collaborations hors UMR SVQV

 Coll. scientifiques nationales

• Université de Strasbourg : Corinne KEICHINGER (MC UNISTRA ; thèses, ANR, projets PNDV, interpros et privés), mise à disposition dans l’équipe ViVe
• IBMP Strasbourg : Christophe RITZENTHALER (DR virologie moléculaire ; 2 projets ANR) - Dominique GAGLIARDI (DR-CNRSet Damien GARCIA (CR-CNRS) (uridylation et méthylation des ARNs ; 2 pré-projets ANR)
• INRA Bordeaux : Thierry CANDRESSE (DR virologie – métagénomique virale ; projets ANR, interpros) ; Nathalie OLLAT (IR GENETIQUE ; projets FAM, interpros)
  • IRD Montpellier : Nils Poulicard (CR bioinformatique ; projet ANR)
  • INRA Sofia : Daniel ESMENJAUD (IR nématologie - génétique de population- résistance génétique ; projets FAM, interpros)

• INRA Avignon : Benoit MOURY (DR virologie - génétique de population ; projets FAM, interpros) ; Jean-Luc GALLOIS (DR amélioration des plantes ; pré-projet ANR sur les facteurs d’initiation de la traduction et la résistance des plantes aux virus).

Coll. scientifiques internationales 

• Université de Cornell, USA : Marc FUCHS (PR virologie ; projets interpros et privés)
• Université de Cornell, USA : Keith PERRY (DR virologie moléculaire ; NGS et métagénomique ; projet PNDV)
• Agroscope Changins ; Suisse : Jean Sébastien REYNARD (CR virologie ; projets interpros et privés)
• Université de Bruxelles ; VIB ; Belgique : Serge MUYLDERMANS (DR immunologie ; projets ANR nanobodies).

Coll. scientifiques et techniques avec la filière Vigne et Vin

• IFV Le Grau du Roi : Anne-Sophie SPILMONT (IR expérimentation vigne ; projets PNDV, FAM, Casdar, interpros) ; IFV Orange Marion CLAVERIE (IR expérimentation vigne ; projets PNDV et FAM – jachères nématicides). Mise à disposition de Jean-Michel HILY (CR diversité et métagénomique virale et étude du virome de la vigne)
• Comité Interprofessionnel des Vins de Champagne (CIVC), Comité Interprofessionnel des Vins d’Alsace (CIVA) et Bureau Interprofessionnel des Vins de Bourgogne (BIVB) ; Chambres d’Agriculture (Grand Est, Vaucluse, Côte d’Or, Yonne…) ; Maison Moët et Chandon : très nombreuses implications dans les prospections et les expérimentations de terrain ; collaborations qui émargent dans tous les projets de recherche y compris ANR. Forte implication dans les essais « prémunition » à venir (projet PNDV – Vaccivine) et l’impact des viroses et des émergences virales au vignoble.
• Société Multifolia : Pascale GOMBAULT (Présidente) : filière « sainfoin » qui nous accompagne depuis le projet BIOCOU dans l’identification de molécules bionématicides présentes dans différents extraits de plantes antagonistes des nématodes vecteurs du court-noué, en particulier dans le sainfoin et produits dérivés. Mise à disposition de Lise NEGREL (CR métabolomique des fabacées et bioessais de molécules bionématicides candidates).