Géants endormis : comment des virus cachés se réveillent à l'intérieur des algues et se transmettent aux générations futures
Un nouveau modèle pour étudier la latence virale, l'évolution et les interactions hôte-virus
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Des chercheurs de l'Institut Max Planck de biologie de Tübingen ont montré que des virus géants, dont on pensait depuis longtemps qu'ils n'existaient que sous la forme de particules fugaces et libres, peuvent s'intégrer de manière permanente dans le génome d'un hôte multicellulaire, rester dormants pendant des générations et se réveiller ensuite à la demande. Cette étude remet en question des hypothèses fondamentales sur le fonctionnement des virus géants et établit un nouveau modèle puissant pour l'étude de la latence virale dans les organismes complexes.
Des virus qui se cachent à la vue de tous
Les virus géants comptent parmi les entités biologiques les plus remarquables de la planète : plus grands et plus complexes sur le plan génomique que de nombreuses bactéries, ils peuvent être à l'origine de problèmes majeurs dans les écosystèmes marins, en infectant des algues et des microbes dans tous les océans du monde. Malgré leur abondance et leur rôle écologique, leurs stratégies d'infection des hôtes multicellulaires restent mal comprises. En particulier, la question de savoir si les virus géants sont capables de latence, c'est-à-dire de persister silencieusement à l'intérieur d'un hôte avant de se réactiver, est restée ouverte.
Cette nouvelle étude répond à cette question. En travaillant avec Ectocarpus, une algue brune qui sert d'organisme modèle pour la biologie multicellulaire, l'équipe a découvert que le génome de l'algue héberge des séquences complètes et intactes de virus géants, connues sous le nom d'éléments viraux endogènes géants (GEVE). Ces GEVE sont entièrement fonctionnels et capables de produire des particules virales infectieuses.
"Il ne s'agit pas de fossiles génomiques", a déclaré Carole Duchêne, postdoc au département Développement et évolution des algues. "Ils sont actifs, régulés et transmissibles. Le virus s'est effectivement installé à l'intérieur du génome de l'hôte et a trouvé un moyen de persister à travers les générations".
Un réveil contrôlé avec précision
Les chercheurs ont découvert que le virus dormant ne se réactive pas au hasard. Au contraire, son réveil est étroitement contrôlé par deux signaux distincts : l'état de développement de l'hôte et la température ambiante. Le virus s'active spécifiquement dans les cellules reproductrices, appelées gamétanges et sporanges, de l'algue, où il détourne ces structures, les transformant en usines de production de virus et empêchant la formation de gamètes et de spores. En dehors de ces cellules et de ces conditions spécifiques, il reste totalement silencieux.
En utilisant le séquençage du génome à lecture longue, la transcriptomique, la génétique classique et l'édition de gènes par CRISPR/Cas, l'équipe a résolu les sites précis où le génome viral s'intègre dans les chromosomes de l'hôte, élucidé le mécanisme d'intégration et démontré que l'élément intégré est capable de se répliquer de manière autonome. En utilisant CRISPR pour supprimer l'intégralité de l'élément viral du génome de l'hôte, ils ont directement confirmé que la séquence intégrée, et non une source externe, est responsable de la production de particules virales infectieuses.
Héritée comme un gène, transmise comme un virus
Le plus frappant est peut-être que l'équipe de recherche a montré que l'élément viral est transmis de manière stable dans la lignée germinale de l'hôte d'une génération à l'autre, se comportant, en termes génétiques, comme un supergène. Cela signifie que le virus a deux modes de transmission : verticalement, par le génome, de parent à descendant, et horizontalement, par les particules infectieuses qu'il produit lors de la réactivation. Cette double stratégie d'héritage latent combinée à une réactivation et une libération périodiques n'a jamais été documentée auparavant pour un virus géant dans un eucaryote multicellulaire.
"Le virus a développé une stratégie remarquablement sophistiquée", a déclaré Susana Coelho, directrice du département du développement et de l'évolution des algues. "Il se cache à l'intérieur de l'hôte, se transmet à chaque progéniture, puis se réveille sélectivement au bon moment et dans le bon type de cellule.
Pourquoi c'est important : écologie, évolution et un nouveau système modèle
Les algues brunes représentent le troisième organisme multicellulaire le plus complexe de la planète, ayant évolué vers des plans corporels complexes de manière totalement indépendante des animaux et des plantes. Elles constituent une espèce fondamentale des écosystèmes marins côtiers, dont l'importance écologique est comparable à celle des arbres d'une forêt. Les algues brunes sont de plus en plus menacées par le changement climatique. La compréhension des virus qui les infectent et de la manière dont ces virus influencent l'évolution de l'hôte et la dynamique de la population revêt donc une grande importance écologique.
D'une manière plus générale, les résultats de l'étude remettent en question des hypothèses de longue date dans le domaine de la virologie. La latence a été largement étudiée chez les virus animaux, en particulier les herpèsvirus et les rétrovirus tels que le VIH, mais l'idée que les virus géants à ADNdb, un groupe phylogénétiquement distinct et extrêmement diversifié, puissent employer la même stratégie dans un hôte multicellulaire ouvre des voies de recherche entièrement nouvelles. Le système Ectocarpus-Phaeovirus fournit maintenant à la communauté scientifique un modèle traitable et génétiquement manipulable pour étudier les mécanismes moléculaires de la latence virale, de l'hérédité et de la réactivation en dehors des cadres traditionnels des animaux et des plantes.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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