L'épigénome, la botte secrète des virus géants

Publié par Adrien le 29/05/2020 à 09:00
Source: CNRS INSB
Les virus géants, dont la taille et la complexité génétique rivalisent avec les organismes cellulaires, sont omniprésents dans l'environnement. Les scientifiques ont analysé leurs "épigénomes" et montré que leur ADN porte des marques épigénétiques. Les enzymes responsables, aux histoires évolutives complexes, sont parfois associées à d'autres capables de couper l'ADN. Ces systèmes permettraient aux virus (Un virus est une entité biologique qui nécessite une cellule hôte, dont il utilise les constituants pour se multiplier. Les virus existent sous une forme extracellulaire ou intracellulaire. Sous la forme...) géants de dégrader l'ADN des pathogènes présents dans la même cellule, mais aussi de les protéger contre de telles attaques. Cette étude est publiée dans la revue Nature Communications.


Figure: Aperçu des virus géants dont le méthylome a été étudié. Images de microscopie électronique à balayage de particules virales de Mollivirus sibericum (en rouge), Mimivirus (en violet), Pithovirus sibericum (en vert) et Pandoravirus salinus (en bleu). En orange est présenté une image en cryo-microscopie électronique (à droite) et une reconstruction 3D (à gauche) d'une particule de Melbournevirus.
© Lionel Bertaux - Chantal Abergel - Matthieu Legendre.

Inconnus il y a encore une quinzaine d'années, les virus géants ont une taille qui peut être supérieure à certaines cellules eucaryotes, et des génomes parfois même plus grands que celui de nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'organismes cellulaires. L'isolement ces dernières années de virus géants appartenant à différentes familles a mis en lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est...) la diversité jusqu'alors insoupçonnée de ces virus iconoclastes. Les études de métagénomique environnementale récentes ont confirmé cette diversité et montré qu'ils pourraient jouer un rôle métabolique majeur dans de nombreux écosystèmes. Mais si l'avalanche récente des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un...) génomiques apporte de précieuses informations sur la diversité et l'évolution de ces virus, la fonction de l'immense majorité de leurs gènes reste encore bien mystérieuse.

Au-delà de la séquence d'ADN elle-même, le génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une espèce codé dans son ADN (à l'exception de certains virus dont le génome est porté par...) est parfois modifié de manière réversible sans recourir à des mutations. On parle alors d'épigénétique. Cet aspect n'avait jusqu'à présent jamais été étudié chez les virus géants. Or, les modifications épigénétiques jouent un rôle essentiel dans la régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) génique de nombreux organismes cellulaires.

Profitant des dernières avancées technologiques des méthodes de séquençage (En biochimie, le séquençage consiste à déterminer l'ordre linéaire des composants d'une macromolécule (les acides aminés d'une protéine, les nucléotides d'un...), les scientifiques ont étudié l'épigénome de virus géants appartenant à différentes familles. Les données de cette étude montrent que la modification de l'ADN par la méthylation est extrêmement répandue, affectant plus de trois quarts des virus étudiés.

Les auteurs ont recherché dans les génomes de ces virus les gènes spécifiant les enzymes, appelées méthyltransférases, responsables de ces modifications. L'histoire (Les Histoires ou l'Enquête (en grec ancien Ἱστορίαι / Historíai) sont la seule œuvre connue de l'historien grec...) évolutive de ces gènes s'est révélée particulièrement complexe puisqu'après les avoir subtilisées aux bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries possèdent une paroi cellulaire glucidique, le peptidoglycane. Les bactéries...), les virus géants ont transféré ces gènes à leur hôte eucaryote et les ont échangées entre eux. Une fois installées dans le génome viral, les methyltransférases sont généralement conservées et induisent probablement un avantage sélectif au virus qui les possède.

L'étude montre que chez certains virus ces enzymes sont couplées à des endonucléases capables de découper l'ADN en morceaux. La co-infection d'une même cellule par plusieurs pathogènes étant courante dans la nature, ce système permettrait au virus d'attaquer un concurrent présent dans la même cellule et de profiter seul de la machinerie cellulaire pour se répliquer. Les méthyltransférases, elles, permettent de protéger l'ADN contre ces coupures. Dans ce cas les virus seraient immunisés contre ces attaques.

Cette première étude ouvre de nouvelles perspectives quant au rôle de l'épigénome dans la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) des populations des virus géants.

Pour en savoir plus:
The DNA methylation landscape of giant viruses
Jeudy S, Rigou S, Alempic JM, Claverie JM, Abergel C, Legendre M.
Nature Communications 27 mai 2020. doi.org/10.1038/s41467-020-16414-2

Laboratoires:
Laboratoire Information génomique (La génomique est une discipline de la biologie moderne. Elle étudie le fonctionnement d'un organisme, d'un organe, d'un cancer, etc. à l'échelle du génome, et non plus limitée à celle d'un seul gène. ...) et structurale(IGS) - (CNRS/AMU)
Institut de Microbiologie (La microbiologie est la science qui étudie les micro-organismes (ou microorganismes).) de la Méditerranée (IMM) - (CNRS/AMU)
Parc Scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) de Luminy - 163 Avenue (Une avenue est une grande voie urbaine. Elle est en principe plantée d'arbres, et conduit à un monument.) de Luminy - Case 934.
13288, Marseille cedex 09, France.
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