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Illustration Wikimedia Commons
L'étendue et l'importance des éléments viraux endogènes, bien renseignées chez les animaux, sont beaucoup moins bien comprises chez les plantes. Des chercheurs de l'Inra Versailles-Grignon et du Cirad ont décrit, dans le cadre d'une collaboration internationale, un nouveau genre de virus de la famille des Caulimoviridae appelé "Florendovirus", dont les membres ont colonisé les génomes d'une grande diversité de plantes à fleurs au cours de l'évolution. Cette découverte est publiée dans la revue Nature communications du 10 novembre 2014.
Responsables de nombreuses infections des plantes, les virus de la famille des Caulimoviridae sont, comme tous leurs congénères, des parasites intracellulaires stricts, obligés de s'associer étroitement avec leur hôte pour se développer. Si l'insertion d'éléments viraux au sein des génomes animaux est plutôt bien connue, elle demeure peu explorée chez les plantes. Une piste sur laquelle, dans le cadre d'une collaboration internationale, les chercheurs de l'Inra et du Cirad se sont lancés avec succès.
De nouvelles séquences virales au sein des génomes des plantes à fleurs
Les scientifiques, grâce aux connaissances et aux outils de la génomique et de la bio-informatique, ont d'abord identifié, dans le génome de la vigne (Vitis vinifera), des éléments de séquence virale inconnus jusqu'alors. L'assemblage de ces séquences endogènes leur a permis de reconstituer un génome viral dont la composition génétique est proche de celle d'un Caulimoviridae.
Les chercheurs ont ensuite analysé le génome de 31 plantes représentatives des différents groupes phylogénétiques caractérisés à ce jour, des algues vertes aux plantes à fleurs. Ils ont trouvé ces séquences virales endogènes d'un nouveau genre dans des proportions élevées (plus de 0,5 % du génome et jusqu'à 1%) chez 21 plantes à fleurs, tandis qu'elles étaient absentes des génomes de plantes plus primitives, comme la mousse, l'algue verte ou encore la sélaginelle. L'analyse fine des génomes des plantes étudiées a permis aux chercheurs d'assembler 76 génomes de virus apparentés aux Caulimoviridae.
Les scientifiques suggèrent que ces séquences aient été acquises au gré d'un contact physique entre des plantes à fleurs et des virus d'un nouveau groupe phylogénétique au sein de la famille des Caulimoviridae. Ces virus ont été baptisés Florendovirus, du nom de la déesse romaine des fleurs, Flora et de l'adjectif endogène, et les différentes espèces de Florendovirus se distinguent par le nom de leur plante hôte, par exemple Vitis vinifera virus ou VvinV.
Des insertions au gré de l'évolution
La disponibilité des génomes de plusieurs variétés de riz (Oryza spp.) et la connaissance de leur histoire évolutive ont permis aux chercheurs de dater l'invasion du génome de cette plante par les Florendovirus à plus de 1,8 millions d'années et plus largement d'inscrire les évènements d'endogénisation de ces Florendovirus dans l'histoire évolutive des plantes à fleurs. Une seconde approche, basée sur la phylogéographie, c'est-à-dire sur la distribution et sur la structuration géographique des populations, ferait remonter l'existence des Florendovirus à des temps plus anciens, entre 20 et 30 millions d'années.
Des fonctions qui restent à déterminer
Les génomes des Florendovirus ainsi reconstitués possèdent, dans leur grande majorité, deux cadres de lecture* (en anglais open reading frame, ou ORF), le premier code pour une grande protéine potentiellement impliquée dans le mouvement ou la mise en place de la capside virale ; le second, pour une protéine spécifique à ce nouveau genre viral et dont la fonction reste à déterminer. Certains de ces génomes présentent une organisation singulière, bipartite, tels deux cercles d'ADN qui portent des informations complémentaires, dont l'intérêt reste à éclaircir.
Ces résultats constituent une avancée majeure dans la connaissance du monde viral, avec la description d'un nouveau genre viral, et dans le domaine des plantes et notamment des plantes d'intérêt agronomique et de leurs pathogènes. Ils apportent en cela leur pierre à un domaine en émergence, la paléovirologie.
Les Florendovirus pourraient encore avoir bien des secrets à livrer car leur fréquence importante au sein des génomes de plantes laisse entrevoir un rôle majeur dans l'évolution du génome des plantes que ce soit au travers de l'apport de nouveau matériel génétique ou au niveau de la régulation de l'expression des gènes.
* Un cadre de lecture est la suite de codons qui constituent l'information génétique et qui seront traduits en protéines ; chaque codon est constitué de trois nucléotides, la lecture peut débuter au premier, au deuxième ou au troisième nucléotide et il existe donc a priori trois cadres de lecture par brin d'ADN.
Pour plus d'information voir:
Endogenous florendoviruses are major components of plant genomes and hallmarks of virus evolution