De la microbiologie pour ceux qui ont les crocs
Mimivirus: un géant dans un petit monde.
Les Mimivirus font partie des plus gros virus connus: 2 à 40 fois plus gros que les autres virus. Ils sont si gros qu’ils peuvent être infectés par des virus plus petits appelés virophages Spoutnik. Les Mimivirus ont été découverts en 1992 et étaient considérés comme des bactéries sur la base d’observations préliminaires. Ils ont donc été appelés Mimivirus à partir de «mimicking microbe», en anglais qui imite les microbes. Ces virus se trouvent dans les amibes, qui sont des organismes unicellulaires.
Pour en savoir plus sur les différents types de virus et leurs différentes tailles et formes, visitez National Geographic:
L’origine des virus géants est encore mal connue. Cependant plusieurs hypothèses ont été proposées:
- Le monde viral existait avant le dernier ancêtre universel commun LUCA (Last Universal Common Ancestor – Forterre et Prangishvili 2013)
- Les virus géants ont évolué à partir de leurs hôtes cellulaires par évolution réductrice – des organismes qui perdent des gènes (Claverie 2006; Nasir et al.2012a; Nasir et Caetano-Anollés 2015)
- Les virus géants ont évolué par la capture de gènes de l’hôte et des événements de duplication de gène. Ce sont des organismes qui avaient un petit génome mais qui ont augmenté leur génome en acquérant des gènes hôtes ou en dupliquant des gènes (Shackelton et Holmes 2004; Moreira et Brochier-Armanet 2008)
- Les virus géants proviendraient de petits virus qui ont acquis des gènes d’hôtes eucaryotes et d’autres organismes cellulaires par transfert horizontal de gènes (transfert d’ADN entre organismes) (Koonin, Krupovic, et al.2015; Koonin et Yutin 2018).
D’autres groupes proposent de reclassifier les virus géants dans un quatrième domaine sous le nom de TRUC (Things Resisting Uncompleted Classification). (Boyer et al. 2010; Raoult 2013)
Pour comprendre l’origine des virus géants, Patil et Kondabagil se sont penchés sur la complexité et l’évolution de la machinerie de réplication de l’ADN des Mimivirus. Pour ce faire, ils ont comparé les mécanismes entre différents organismes: un autre virus – bactériophages (T4), des bactéries (E. coli), des archées, des eucaryotes et le Mimivirus.
La réplication de l’ADN est un processus complexe impliquant de nombreuses protéines pour ouvrir le double brin, pour retirer le surenroulement de d’ADN avant la fourche de réplication, pour fabriquer l’amorce et l’éliminer, pour copier l’ADN, pour lier les fragments d’ADN, etc … (Vidéo et figure)
Les protéines impliquées sont différentes pour chaque type d’organisme comparé dans cette étude. Chez les bactériophages T4, la machinerie est l’une des plus simple, et comme la complexité augmente avec la taille du génome, la machinerie d’E. coli implique plus de protéines (environ 30). Chez les archées, la machinerie a des processus similaires à ceux des bactéries et des eucaryotes. Le système lui-même est comparable aux eucaryotes tandis que les protéines sont proches des bactéries. Enfin, chez les eucaryotes, le processus est d’autant plus complexe que les génomes sont beaucoup plus gros, ils nécessitent donc plus de protéines.
Les auteurs ont comparé la machinerie entre les différents organismes. Ils concluent que la machinerie de réplication du Mimivirus est venue tôt dans l’évolution du virus, soutenant l’hypothèse de l’évolution du Mimivirus à partir d’un ancêtre complexe.
Mais quel ancêtre? Eh bien, deux hypothèses demeurent:
- D’un ancêtre cellulaire complexe en perdant des gènes (hypothèse 2)
- D’un simple ancêtre viral qui a gagné en complexité par l’acquisition et l’accumulation de gènes d’organismes externes. (hypothèse 4)
Les auteurs ont montré que sur les neuf protéines de la machinerie de réplication étudiées, cinq sont d’origine eucaryote, deux sont d’origine bactérienne, une d’un phage et une protéine d’origine inconnue.
Sur la base de ces résultats, ils proposent que les mimivirus pourraient avoir évolué à partir de plusieurs ancêtres cellulaires complexes qui au fil du temps ont perdu une partie de leur matériel génétique (hypothèse 2).
Cependant, savoir de quel ancêtre ces virus géants sont originaires n’est pas encore compris et d’autres études sur les virus géants seront nécessaires pour le comprendre. Mais pour l’instant, les auteurs suggèrent que l’hypothèse 2 est l’hypothèse la plus susceptible d’expliquer l’origine des virus géants dont le Mimivirus.
Article original: Supriya Patil, Kiran Kondabagil, Coevolutionary and Phylogenetic Analysis of Mimiviral Replication Machinery Suggest the Cellular Origin of Mimiviruses, Molecular Biology and Evolution, 2021
Doi: https://doi.org/10.1093/molbev/msab003
Traduit par: Anaïs Biclot
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