Un microorganisme ancestral à l'origine des virus géants

Une équipe du laboratoire Information génomique et structurale (IGS) du CNRS a publié dans PNAS le 10 octobre 2011 la découverte, près des côtes chiliennes, d'un cousin lointain de Mimivirus dont le génome est une molécule d'ADN de 1,259 million de paires de bases codant pour 1120 protéines. Parmi celles-ci, la présence de nombreuses enzymes clé de l'appareil de traduction renforce l'hypothèse selon laquelle un génome cellulaire ancestral serait à l'origine de celui de ces virus géants.

En 2003 et 2004, les chercheurs de l'IGS participaient à la découverte et à l'analyse du génome du plus grand virus jamais décrit, Mimivirus. Avec plus de 1 000 gènes, le premier des virus géants surpassait en complexité de nombreuses bactéries. Mais les records sont faits pour être battus ! Le même laboratoire vient tout juste d'isoler un nouveau virus, baptisé Megavirus chilensis, encore plus gros et génétiquement plus complexe que Mimivirus, devant la station biologique marine de Las Cruces au Chili.

Tout comme Mimivirus, Megavirus chilensis est capable d'infecter par phagocytose de nombreuses souches de l'amibe Acanthamoeba, en se faisant passer pour une bactérie, proie habituelle des amibes. Il présente également une capside semblable à celle de Mimivirus, recouverte d'une couche de fibres qui lui donne une apparence "chevelue". En outre, Mimivirus et Megavirus chilensis possèdent 594 gènes en commun, ou "gènes orthologues", pour la plupart localisés dans la partie centrale de leur génome, dont les extrémités sont curieusement beaucoup plus variables. Cette propriété découle probablement d'un mécanisme de réplication similaire à celui des Poxvirus responsables de la variole. Selon les chercheurs, Mimivirus et Megavirus chilensis pourraient constituer l'ébauche d'une nouvelle famille, celle des Megaviridae, qui regrouperait les virus dont le génome, ou celui de leur ancêtre, est d'une taille supérieure à un million de paires de bases.


La découverte la plus remarquable de cette étude est l'existence chez Megavirus chilensis de sept enzymes-clés de l'appareil de traduction, des aminoacyl tRNA synthétases, dont la fonction est de charger les bons acides aminés sur les bons ARNs de transfert, assurant ainsi le respect absolu du code génétique. La présence supplémentaire de trois de ces enzymes, par rapport aux quatre autres déjà identifiées chez Mimivirus, confirme l'hypothèse précédemment émise par les chercheurs, selon laquelle les gènes correspondants ont été hérités d'un ancêtre commun aux Megaviridae, qui devait donc posséder un appareil de traduction. Ce scénario évolutif est en rupture totale avec la vision traditionnelle qui attribue la présence de ces fonctions de type cellulaire chez les virus géants à leur "kleptomanie génétique", c'est-à-dire à une capacité particulière à voler des gènes au hasard dans les cellules qu'ils infectent. Les scientifiques précisent que leur nouveau scénario pourrait s'étendre aux grands virus à ADN plus traditionnels comme Poxvirus, Iridovirus, Phycodnavirus, Asfarvirus ou Herpesvirus, puisqu'il est largement admis qu'ils partagent une origine commune avec Mimivirus et par extension, avec les Megaviridae.

L'ensemble de ces résultats renforcent l'intérêt fondamental de l'analyse détaillée des virus géants, vus comme des fossiles vivants d'organismes cellulaires ancestraux qui ne sont peut-être plus représentés aujourd'hui. Megavirus chilensis pourrait ainsi avoir conservé certains des processus moléculaires fondamentaux à l'oeuvre dans les toutes premières cellules eucaryotes.


Référence:

Distant Mimivirus relative with a larger genome highlights the fundamental features of Megaviridae, Defne Arslan, Matthieu Legendre, Virginie Seltzer, Chantal Abergel, Jean-Michel Claverie, PNAS, Published online before print October 10, 2011, doi: 10.1073/pnas.1110889108 PNAS October 10, 2011.