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Des virophages dans le génome de l’algue Bigelowiella natans

Le monde des virus livre peu à peu ses secrets. Les chercheurs de l’Inra Versailles-Grignon révèlent que le génome de l’algue unicellulaire Bigelowiella natans recèle environ 300 gènes provenant de l’intégration d’éléments génétiques issus de virophages. Cette intégration pourrait être propice à la propagation des virophages et favoriserait également la survie des cellules de B. natans infectées par les virus géants.

Vagues.. © INRA, Foucaud-Scheunemann Catherine
Mis à jour le 18/11/2015
Publié le 04/11/2015
Mots-clés : ALGUE - VIRUS

Découverts tout récemment, les virophages sont des virus qui présentent la particularité d’infecter les virus géants, eux mêmes connus pour parasiter les animaux, les plantes et divers organismes unicellulaires. Un trio quasi infernal dont les chercheurs de l’Inra Versailles-Grignon et du CNRS nous livrent en avant-première quelques secrets sur fond de génomique et de bioinformatique.
Parmi les 1153 génomes eucaryotes - des protistes aux métazoaires en passant par les champignons disponibles à ce jour, qu’ils ont explorés, les scientifiques ont mis en évidence, dans le génome de l’algue unicellulaire Bigelowiella natans, la présence d’éléments génétiques d’origine virale.

Quelques 300 gènes de virophages…

Les chercheurs ont ainsi montré que ces éléments génétiques d’origine virale, de longueur variable, ne recèlent pas moins de 300 gènes apparentés aux gènes des virophages. Ces gènes appartiennent à 54 familles géniques : 14 sont impliquées dans des processus biologiques clés du cycle viral qui vont de la réplication de l’ADN à la synthèse des protéines en passant par la transcription de l’ARN ; 39 n’ont pas de fonction identifiée ce qui n’a pas vraiment surpris nos chercheurs, bien au contraire, dans la mesure où les virophages contiennent majoritairement des gènes orphelins. Ils sont potentiellement fonctionnels, 93 d’entre eux étant transcrits1 à des niveaux très élevés.
Parmi les protéines de B. natans, les scientifiques ont mis en évidence que 103 d’entre elles se révèlent être proches des protéines de virophages dont 64 qui sont plus proches de leurs homologues viraux que de protéines d’autres organismes cellulaires. Les gènes, codant pour ces protéines apparentées aux protéines virales sont par ailleurs regroupés au niveau de régions bien distinctes des chromosomes, ce qui suggère qu’ils proviennent de l’insertion d’un même génome viral.
En théorie, les virophages infectent des virus géants. Or on ne connaît pas à ce jour de virus géants, capables de parasiter B. natans qui permettraient de donner un sens à la présence de copies de virophages dans son génome. Les chercheurs ont donc fouillé plus avant le génome de B. natans à la recherche de traces d’infection par des virus géants.

… et des éléments génétiques provenant de virus géants

Pour leur plus grande satisfaction, les scientifiques ont pu mettre en évidence plusieurs éléments génétiques provenant selon toute vraisemblance de virus géants. Parmi ces éléments, ils ont d’abord identifié 36 protéines qui partagent plus de similitude avec leurs équivalents chez les virus géants que chez d’autres organismes cellulaires. Plusieurs gènes codant pour ces protéines sont rassemblés dans une région plutôt singulière du génome de B. natans où la majorité des gènes ne sont pas transcrits (63/83) ce qui est caractéristique des caractéristiques des virus géants. Ces éléments suggèrent que la plupart de ces inserts viraux ont probablement évolué progressivement de façon neutre.
En dehors de cette région, les chercheurs ont trouvé d’autres gènes montrant une forte affinité avec leurs homologues viraux dont six susceptibles d’être transcrits à un niveau conséquent. La composition, quelque peu remaniée de certains d’entre eux par rapport à celle attendue chez un virus, laisse supposer qu’après avoir été capturé par leur hôte, ils aient progressivement évolué vers une version plus « eucaryote ».
Ils ont également découvert quatre éléments répétés dont les caractéristiques structurales et génétiques suggèrent qu’ils proviennent d’éléments génétiques mobiles, connus pour se multiplier au sein des génomes de virus géants, les transpovirons. Certains de ces éléments sont transcrits au sein du génome de B. natans.

pour une co-infection à bénéfice réciproque

Finalement, ce travail révèle que les virophages, que l’on savait susceptibles d’infecter des virus géants, sont capables d’intégrer le génome d’organismes eucaryotes. Il suggère également que B. natans a été la proie de virus géants qui ont entraîné, dans leur sillage, d‘autres éléments viraux qui leur sont associés, les transpovirons.
L’intégration des virophages dans le génome de B. natans pourrait être mutuellement bénéfique. Les virophages, positionnés de manière stratégique face aux virus géants et non plus dilués dans le milieu marin, verraient ainsi augmenter leurs occasions de se multiplier. En contrepartie, les chances de survie des cellules de B. natans, s’en trouveraient accrues : le détournement de la machinerie de multiplication des virus géants, au profit de la réplication des virophages, limiterait leur propagation.
Rappelons que B. natans est le fruit d’une association à bénéfice réciproque, ou symbiose, entre deux eucaryotes unicellulaires dont une algue verte. Au cours de ce processus ancestral, des centaines de gènes provenant de l’algue verte ont été intégrés dans son génome. Il convient d’ajouter aujourd’hui, à ce qui ressemble déjà à un melting-pot génétique, la contribution de ces transferts de gènes d’origine virale dont les chercheurs de l’Inra et du CNRS dévoilent aujourd’hui l‘existence.

1Première étape de la synthèse des protéines, la transcription consiste à recopier l’ADN en ARN. Elle est suivie par une seconde étape, la traduction, qui permet de traduire cet ARN en acides aminés, constitutifs des protéines.

Cette actualité de nos recherches est une des fiches du Dossier Presse Info de l'Inra - Octobre 2015

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Biologie et amélioration des plantes
Centre(s) associé(s) :
Versailles-Grignon

En savoir plus

Guillaume Blanc, Lucie Gallot-Lavallée and Florian Maumus. Virophages integrated in the Bigelowiella genome suggests a strategy of coinfection with giant viruses. PNAS 2015; published ahead of print August 24, 2015, DOI: 10.1073/pnas.1506469112.