La découverte d’un génome protiste pourrait percer le mystère des virus marins

Les virus sont les entités biologiques les plus répandues dans les océans du monde et jouent un rôle essentiel dans leur équilibre écologique et biogéochimique. Pourtant, ce sont les éléments les moins compris de la vie marine.

En démêlant le génome entier d’un certain protiste marin qui pourrait servir d’hôte à de nombreux virus, une équipe de recherche internationale dirigée par des scientifiques de l’Université de Stony Brook ouvre la voie à de futures recherches sur le génome des protistes marins, la dynamique microbienne marine et l’interaction évolutive entre les organismes hôtes et leurs virus – des travaux qui pourraient ouvrir la porte à une meilleure compréhension du monde « invisible » des virus marins et offrir une clé pour l’écologie et la santé des océans du monde entier.

La recherche est publiée en ligne dès le début dans Biologie actuelle.

Les réseaux alimentaires des océans fournissent à l’humanité des sources de nourriture essentielles ainsi que l’émerveillement des créatures marines, des ours polaires aux pingouins. Cette source de vie est principalement alimentée par des organismes microscopiques, notamment par la présence massive de virus. En apprendre davantage sur les virus grâce à la recherche sur l’ADN et à d’autres formes d’investigation est essentiel à la compréhension de la mer par les scientifiques. De nouveaux groupes de virus sont encore découverts, comme les « virus mirus » récemment découverts et présentés dans un Nature article plus tôt cette année.

Les mirusvirus sont de grands virus à ADN partageant des gènes avec les deux principaux domaines de diversité virale. On pense qu’ils sont omniprésents dans les océans ensoleillés, importants pour la biodiversité et probablement peu nocifs pour la vie humaine ou aquatique. Cette découverte aide les scientifiques à mieux comprendre la biodiversité du plancton à la surface de l’océan, l’importance de ces virus dans l’écosystème, et renseigne sur l’histoire des virus.

Le Biologie actuelle L’étude apporte davantage de pièces au puzzle des virus océaniques.

Co-auteurs principaux Jackie Collier, Ph.D., professeur agrégé à l’École des sciences marines des sciences atmosphériques (SoMAS), et Joshua Rest, Ph.D., professeur agrégé au Département d’écologie et d’évolution, travaillant avec des collègues de Dalhousie L’Université et le Joint Genome Institute ont fait des découvertes sur la structure du génome du protiste marin Aurantiochytrium limacinum. Ces découvertes mettent non seulement en lumière les caractéristiques uniques de ses chromosomes, mais révèlent également les hôtes insaisissables des mirusvirus.

Les labyrinthhulomycètes, classe à laquelle appartient Aurantiochytrium, ont fasciné les chercheurs pour leurs caractéristiques particulières et leur potentiel biotechnologique (comme la production d’acides gras essentiels oméga-3 et de caroténoïdes). Grâce à des technologies de séquençage avancées, l’équipe a pu assembler complètement le génome d’Aurantiochytrium.

Ils ont découvert deux éléments génomiques présentant une forte ressemblance avec les mirusvirus. Un élément est une structure circulaire présente en copies élevées, tandis que l’autre s’intègre à l’extrémité d’un chromosome. Ces deux états rappellent les herpèsvirus, tristement célèbres pour leur capacité à maintenir des infections latentes chez l’homme et d’autres hôtes animaux : certains herpèsvirus associés au cancer maintiennent des infections latentes en s’intégrant dans le génome de leur hôte et d’autres (comme la varicelle) maintiennent des infections latentes sous forme d’épisomes indépendants.

L’étude approfondit également la structure du génome d’Aurantiochytrium. L’équipe a découvert qu’il possède une configuration unique aux extrémités des chromosomes : une organisation inattendue des gènes de l’ARN ribosomal et de longues répétitions au niveau de leurs régions subtélomériques. La disposition remarquable de ces séquences pourrait jouer un rôle central dans la maintenance des extrémités des chromosomes, et c’est dans l’une de ces régions qu’un génome de type mirusvirus est intégré.

“Comme les mirusvirus ont été découverts à l’aide de données de séquence environnementale, ils ont été identifiés sans hôtes connus”, explique Collier. “Nos données montrent qu’A. limacinum est probablement un hôte naturel de mirusvirus et qu’un seul hôte a été infecté par plusieurs virus distincts.”

En complétant l’intégralité du génome du protiste, les chercheurs ont identifié le premier hôte connu des mirusvirus, et leurs observations suggèrent des interactions dynamiques entre le génome hôte et le virus.

“La découverte de l’une des séquences virales à l’une des extrémités des chromosomes offre des informations fascinantes sur l’ascendance évolutive de ces éléments”, ajoute Rest. “Cette révélation s’aligne également avec des preuves croissantes indiquant l’influence significative des mirusvirus sur les écosystèmes marins.”