Les adaptations des virus aux conditions climatiques extrêmes apportent des informations sur le changement climatique

D’anciens virus préservés dans la glace des glaciers détiennent des informations précieuses sur les changements du climat de la Terre, suggère une nouvelle étude.

Pendant des décennies, le glacier Guliya, situé à plus de 6 000 mètres d’altitude dans l’extrême nord-ouest du plateau tibétain, a été l’une des archives les plus riches dont disposaient les scientifiques pour étudier les changements paléoclimatiques à grande échelle. Aujourd’hui, en analysant des échantillons de carottes de glace récupérés dans le glacier, les microbiologistes ont reconstitué des fragments d’ADN viral qui y étaient restés et ont identifié près de 1 700 espèces virales, dont environ les trois quarts sont nouvellement découvertes.

Le forage dans la glace préhistorique n’a pas d’implications sur la santé des humains modernes, car ces virus longtemps dormants ont probablement infecté d’autres microbes dominants plutôt que des animaux ou des humains, mais les chercheurs ont découvert que leurs adaptations influençaient considérablement la capacité de leurs hôtes à survivre dans des conditions extrêmes lors des variations des cycles climatiques de la Terre.

« Avant ces travaux, les liens entre les virus et les changements climatiques à grande échelle sur Terre n’avaient pas été étudiés », a déclaré ZhiPing Zhong, auteur principal de l’étude et chercheur associé au Byrd Polar and Climate Research Center de l’université d’État de l’Ohio. « La glace des glaciers est si précieuse, et nous ne disposons souvent pas des grandes quantités de matériel nécessaires à la recherche sur les virus et les microbes. »

Alors que le réchauffement climatique sans précédent continue d’accélérer la fonte des glaciers, la course à la collecte de ces carottes de glace avant qu’elles ne disparaissent définitivement n’a fait qu’accroître leur valeur scientifique. Par exemple, les couches de glace examinées par les chercheurs dans cet article ont fourni des instantanés précis du comportement des virus au cours de trois périodes de froid à chaud au cours des 41 000 dernières années.

L’étude a été publiée aujourd’hui dans Géosciences de la nature.

Parmi les différents types de nouveaux virus signalés, la communauté virale la plus distincte observée par l’équipe remonte à environ 11 500 ans, une époque au cours de laquelle une transition climatique majeure s’est produite, du froid du dernier stade glaciaire à l’Holocène chaud.

Cela suggère que les micro-organismes réagissent aux changements climatiques lorsque les températures mondiales passent de froides à chaudes, mais il est encore trop tôt pour le dire avec certitude, a déclaré Zhong. « Cela indique au moins le lien potentiel entre les virus et le changement climatique », a-t-il déclaré.

En utilisant des technologies de séquençage avancées pour examiner de plus près leurs signatures génétiques, les résultats de l’équipe ont également montré que même si la plupart des virus découverts dans le glacier étaient spécifiques à Guliya, environ un quart d’entre eux se chevauchaient avec des organismes connus d’autres régions du monde. « Cela signifie que certains d’entre eux ont potentiellement été transportés depuis des régions comme le Moyen-Orient ou même l’Arctique », a déclaré Zhong.

Les chercheurs estiment que prendre le temps de mieux comprendre l’évolution des virus au cours des périodes climatiques intenses permet de mieux comprendre comment les virus modernes sont susceptibles de réagir et de s’adapter au réchauffement futur des écosystèmes. De plus, comme les organismes trouvés dans les carottes de glace élargissent la diversité des informations que les chercheurs peuvent recueillir sur ces périodes, la découverte et le séquençage de nouvelles bandes d’ADN viral ancien pourraient conduire à une explosion de nouveaux mystères et de nouvelles conclusions.

« Pour moi, cette science est un nouvel outil qui peut répondre à des questions climatiques fondamentales auxquelles nous n’aurions pas pu répondre autrement », a déclaré Lonnie Thompson, co-auteur de l’étude et professeur en sciences de la terre à l’Ohio State.

L’amélioration de ces techniques sur Terre fournira probablement aux scientifiques de nouveaux outils pour élargir la recherche de la vie dans les environnements spatiaux, facilitant les efforts pour trouver des microbes dans les champs de glace de Mars ou sous les coquilles glacées d’autres corps planétaires, a déclaré Thompson.

Les chercheurs qui cherchent à établir de nouveaux liens entre les virus et le climat ici sur Terre pourraient également bénéficier des avancées technologiques à venir ainsi que de diverses approches scientifiques de la recherche, souligne l’étude. Pourtant, affirment les auteurs, le temps presse : ces techniques doivent être mises en œuvre avant que le réchauffement ne compromette la glace glaciaire nécessaire pour préserver et explorer davantage la riche histoire de la Terre.

« Je suis optimiste quant à ce qui peut être fait ici, car si nous travaillons ensemble, ces techniques ont un grand potentiel pour nous aider à commencer à nous attaquer à un large éventail de questions scientifiques », a déclaré Thompson.

Matthew Sullivan, co-auteur de l’étude et professeur de microbiologie et de génie civil, environnemental et géodésique à l’Ohio State, a déclaré que le succès de l’étude peut être attribué à la façon dont l’approche interdisciplinaire adoptée par le Byrd Polar and Climate Research Center et le Center of Microbiome Science de l’Ohio State a contribué à incuber de nouvelles sciences.

« Ce type d’opportunité représente la réunion de plusieurs disciplines, chacune avec son propre langage scientifique, ce qui constitue un obstacle à la progression », a-t-il déclaré. « Mais le fait de pouvoir étudier des virus et des microbes anciens dans la glace avec cette équipe témoigne du soutien dont nous avons bénéficié pour explorer de nouvelles interfaces. »

Parmi les autres co-auteurs figurent Ellen Mosley-Thompson, Olivier Zablocki, Yueh-Fen Li et Virginia Rich de l’Ohio State, ainsi que James Van Etten de l’Université du Nebraska.