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De l’ADN infecte un virus lui-même caché dans un virus géant, dans une amibe, dans un œil, dans une femme…

17 Oct 2012 | 2 commentaires

Matryoshka1

Plus tôt cette année, une jeune française de 17 ans est arrivée chez son ophtalmologiste avec une douleur et une rougeur à l’œil gauche. Elle avait utilisé l’eau du robinet pour diluer la solution de nettoyage pour ses lentilles de contact et même si elles étaient destinées à être remplacées tous les mois, elle les a portées pendant trois ans. En conséquence, le fluide dans son étui à lentilles de contact a été contaminé par trois espèces de bactéries, dont une amibe appelée Acanthamoeba polyphaga qui peut provoquer une inflammation oculaire.

Le mystère de l’inflammation de la jeune femme a été résolu, mais Bernard La Scola et Christelle Desnues ont jeté un coup d’oeil (…) à l’intérieur de l’amibe et ils ont trouvé d’autres surprises.

Elle transportait deux espèces de bactéries et un virus géant qu’il n’avait jamais vu auparavant, ils l’ont appelé virus Lentille. A l’intérieur, ils ont trouvé un virophage, un virus qui ne peut se reproduire que dans des cellules infectées par des virus, qu’ils ont appelés Spoutnik 2. Et dans le Spoutnik 2 à l’intérieur du virus lentille, ils ont encore trouvé un plus petit parasite génétique, de minuscules morceaux d’ADN qui peuvent se déplacer dans le génomes du virus et voyager clandestinement à l’intérieur du virophage. Ils l’ont appelé transpovirons.

Ainsi, les pauvres yeux rouges de la patiente française portaient tout un monde de parasites imbriqués les uns dans les autres comme des poupées russes Matryoshka. Les transpovirons étaient cachés dans le virophage, qui a infecté le virus géant, qui a infecté l’amibe, qui a infecté les yeux de la femme.

La même équipe a trouvé le premier virophage, Spoutnik, en 2008, dans des circonstances similaires. Dans l’eau sale d’une tour de refroidissement parisienne, ils ont isolé une amibe qui contenait un nouveau virus géant, le mamavirus, qui a été détourné par Spoutnik (nommé d’après le mot russe pour « compagnon de route »). Le mamavirus, un virus aussi grand que certaines bactéries, fabrique de grandes usines virales à l’intérieur de l’amibe, où il fait de nouvelles copies de lui-même. Spoutnik détourne ces unités de production pour se reproduire aux frais du mamavirus. C’était une découverte révolutionnaire, la preuve que les virus eux-mêmes peuvent « être malades ».

Le monde des virophages a continué de croître. L’an dernier, Matthias Fischer et Curtis Suttle en ont découvert un seconde, le Mavirus, à l’intérieur d’un autre virus géant appelé CroV. Quelques semaines plus tard, Sheree Yau a annoncé un troisième virophage, OLV, infectant les virus géants du lac organique de l’Antarctique. Yau a aussi recherché par le biais de bases de données génétiques les séquences qui ressemblaient à OLV, et en a trouvé correspondre dans les îles Galapagos, au Panama, aux États-Unis et ailleurs dans l’Antarctique. Un monde de virophages attendait d’être découvert.

Dans le Spoutnik 2, La Scola et Desnues ont découvert un quatrième virophage. Plus important encore, ils ont trouvé son ADN à l’intérieur de celui de son hôte le virus Lentille. Cela prouve que, tout comme d’autres virus tels que le VIH et l’herpès qui peuvent insérer leur ADN dans les génomes des animaux, le Spoutnik 2 peut insérer son ADN dans les virus. Cela pourrait expliquer pourquoi des les virus géants avec un lointain lien de parenté sont souvent porteurs de gènes similaires. En sautant dans et hors de leurs génomes, les virophages pourraient agir en tant que véhicules qui transfert les gènes d’un virus géant à l’autre.

Ensuite, l’équipe a parcouru l’ADN, qu’ ils avaient récupéré à partir du virus Lentille, des fragments qui n’appartenaient pas en soit ni au virus Lentille ou ni aux génomes du Spoutnik 2. C’est un processus que le responsable de l’équipe Didier Raoult décrit comme « rechercher dans la poubelle ». Il dit: «Si vous voulez voir quelque chose de vraiment bizarre, vous avez à regarder où vous n’auriez pas pensé à regarder en premier lieu. » Et il avait raison.

L’équipe a trouvé un fragment d’ADN qui vivait à l’intérieur du virus Lentille, et en infériorité numérique de son propre génome de 3 à 14 fois. Ce fragment peut soit exister indépendamment dans le virus, ou s’insérer dans le génome de la Lentille, s’embarquant clandestinement dans son ADN. Il ressemblait à un transposon, un gène qui peut se placer soit à l’extérieur soit à l’intérieur du génome de cellules vivantes, et différentes des autres types d’ADN mobiles qui ont été trouvés à l’intérieur des virus géants. Raoult l’a appelé un transpoviron.

Tout comme la découverte de Spoutnik fait allusion à un monde inédit de virophages, la nouvelle étude de Raoult nous apprend que de nombreux virus contiennent des transpovirons, qui ne demandent qu’à être découverts. Son équipe en a déjà trouvé certains dans le génome des trois autres virus géants.

Il est encore difficile de savoir d’où proviennent les transpovirons, ni comment exactement ils se répliquent, mais nous connaissons quelques détails alléchants de leur biologie. Ils dépendent des virus géants pour se copier et ils sont incroyablement performants pour se reproduire. Lorsque le virus Lentille contamine d’abord l’amibe, les transpovirons se place en tête de la file d’attente de copie.

Ils peuvent se placer à l’intérieur du Spoutnik 2 et Raoult pense qu’ils peuvent utiliser les virophages comme véhicules pour se déplacer d’un virus géant à l’autre. Et ils semblent être un mélange de l’ADN provenant de plusieurs sources. Tous contiennent de six à huit gènes. Certaines ressemblent à des gènes du virus géants, un ou deux sont très similaires aux gènes du virophage et un semble provenir de bactéries. Le transpoviron est une chimère génétique, qui a dérobé des gènes provenant de diverses sources.

La même chose est vraie pour les virophages eux-mêmes. Le minuscule génome du Spoutnik contient des gènes qui semblent provenir de virus géants, de bactéries ou de cellules plus complexes. Le mavirus a des gènes qui ressemblent à des gènes ayant la possibilité de se déplacer appelés “transposons Maverick”, que l’on trouve dans de nombreuses cellules complexes, y compris les nôtres. Il est possible que ces séquences Maverick aient évolué à partir de virophages. Les virophages détournent les usines de reproduction des virus géants et les empêcher de faire des copies d’eux-mêmes. En ajoutant l’ADN du virophage dans leurs propres génomes, les cellules précoces pourraient effectivement avoir domestiqué ces séquences pour se défendre contre les virus géants.
Les cellules comme les bactéries et celles qui composent notre corps sont submergées par des virus mobiles et des morceaux d’ADN parasitaire. Et maintenant, nous savons que les virus eux-mêmes sont confrontés aux mêmes problèmes, sous la forme de virophages et de transpovirons. Pour Raoult, c’est un soutien supplémentaire à l’idée que les virus géants pourraient être un quatrième domaine de la vie.

Raoult soupçonne que l’on découvrira d’autres virophages, des transpovirons et de toutes nouvelles classes d’ADN mobiles dans le futur, nichés dans d’autres virus géants.

Il y a une autre tournure à l’histoire du virophage. En 2010, un couple de Français est tombé malade avec de la fièvre, des étourdissements et des nausées. Deux d’entre eux sont nés au Laos et ils s’y étaient rendus pour visiter des amis et de la famille. Cinq jours après leur retour, leurs symptômes ont commencé. Les deux présentaient des traces d’infections par des vers parasites, qui ont probablement été récupérés par le biais de nourriture consommée lors de leurs voyages. Quelle que soit la cause principale, un traitement antiparasitaire a stoppé la maladie. Mais dans leur sang, Raoult a trouvé une chose étrange : des anticorps qui reconnaissent le virophage Spoutnik.

Jusqu’à l’exemple récent du Spoutnik 2, aucun virophage n’avait été associé à un humain auparavant. Encore plus troublant, Raoult n’avait pas trouvé d’anticorps qui reconnaissent les virus géants. Il est possible que le couple ait été exposé à des virophages qui vivent dans des virus géants inconnus que nos outils scientifiques actuels ne détectent pas. Ou, ils ont été exposés à des virophages qui ont été trouvées dans l’eau contaminée (l’étude de Yau l’an dernier a trouvé des traces d’ADN virophage dans des échantillons provenant d’un estuaire du New Jersey et dans un lac panaméen). Raoult suspect que certains virophages pourraient infecter l’humain, mais cela reste à voir.

L’étude publiée sur PNAS : Provirophages and transpovirons as the diverse mobilome of giant viruses.

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