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“CRISPR-iesque” : certains virus géants savent aussi couper-coller l’ADN de leurs ennemis

2 Mar 2016 | 1 commentaire

MIMIVIRUS16

Il n’y a pas si longtemps, en 2013, la Femme (…) a mis au point une technique révolutionnaire de manipulation génétique, le CRISPRCas9. Elle permet, en gros, de couper / coller des séquences de gènes. La Cas9 est le couteau, une enzyme (endonucléase) spécialisée dans la découpe de séquence ADN et on l’utilise donc pour couper celle  que l’on veut éditer. CRISPR désigne ces séquences d’ADN répétées et régulièrement espacées. La technique permet un gain de temps inestimable, mais entraine aussi derrière elle de gros problèmes d’éthique…

Et là vous pourriez vous dire “Oh suprématie de la race humaine sur la nature”… et bien non, car on s’est inspiré de bactéries qui l’ont inventé, merci l’évolution, il y a des milliards d’années, comme une défense contre les virus ennemis. Les bactéries s’emparent de fragment de matériel génétique d’un virus et les intègrent dans leur propre ADN. Ce faisant, ils mémorisent les identités des anciens ennemis. Ils peuvent ensuite utiliser les séquences virales pour former/ guider leurs propres enzymes défensives. Il y aussi les bactériophages, des virus ne s’attaquant qu’a des bactéries, qui utilisent le système CRISPR-Cas pour subtiliser le système immunitaire de bactérie afin de l’utiliser contre elles.

Il semble que certains virus géants utilisent la même astuce. Ils étaient déjà grands… voilà qu’ils sont généticiens ! Bernard La Scola et Didier Raoult de l’université d’Aix-Marseille (CNRS) ont constaté que certains virus géants ont un système immunitaire “CRISPR-esque”, qu’ils utilisent pour se défendre contre d’autres virus plus petits. Il semble que les défenseurs volent les gènes des attaquants et utilisent ces séquences “mémorisées” pour adapter leurs propres contre-mesures.

C’est la dernière d’une série de découvertes qui montrent a quel point est vraiment complexe le monde viral. Au cours des 13 dernières années, les scientifiques ont trouvé des virus géants qui surpassent les bactéries, des virus qui parasitent d’autres virus, et maintenant des virus avec un système immunitaire qui se défend contre d’autres virus… une véritable course évolutive à l’armement !

L’histoire a commencé en 1992, quand La Scola et Raoult ont étudié les amibes qui contaminent l’eau d’une tour de refroidissement à Bradford, en Angleterre. Les amibes ont été infectées par un microbe, qui est si grand que les chercheurs ont d’abord supposé qu’il était une bactérie. Seulement plus tard, en 2003, ils se sont rendu compte que c’était un énorme virus, environ quatre fois plus grandes que, disons, le VIH ou le virus de la grippe. Ils l’ont appelé mimivirus. (Image d’entête, Mimivirus, CNRS)

Un monde de virus géants fut bientôt révélé : le Mamavirus dans une tour de refroidissement parisienne, le pithovirus sibericum dans de la glace russe vieille de 30 000 ans et le Megavirus et le pandoravirus dans les eaux côtières chiliennes.

La plupart infectent également les amibes, fabriquent de nouvelles copies d’elles-mêmes par la mise en place d’usines virales chez leurs hôtes. Et ces usines peuvent être elles-mêmes corrompues par des virus.

En 2008, La Scola et Raoult ont remarqué que les amibes infectées par le Mamavirus portent souvent un deuxième virus plus petit. C’est un parasite qui détourne les usines du Mamavirus, afin de les utiliser pour faire des copies de lui-même au détriment de son grand cousin. Quand le petit virus est dans les parages, le virus géant se reproduit lentement, s’assemble de façon anormale et produit une descendance moins performante à infecter les amibes. L’équipe a décrit le virus comme un petit “virophage”, un mangeur de virus, un virus qui rend malade d’autres virus.

Ce premier virophage a été appelé Sputnik, pour “compagnon de voyage” en Russe. D’autres ont ensuite été découverts, y compris le virus Maverick dans les eaux côtières, d’un lac en Antarctique et le Spoutnik 2, trouvé dans l’œil enflammé d’une adolescente française (voir : De l’ADN infecte un virus lui-même caché dans un virus géant, dans une amibe, dans un œil, dans une femme…)

Le dernier membre du club des virophage est le Zamilon, pour « voisin » en arabe. Raoult et La Scola l’ont trouvé en 2014 et ils ont remarqué qu’il ne peut parasiter que certaines branches de l’arbre généalogique des Mimivirus. Sur les trois de ces branches, une lignée est immunisée contre le Zamilon.

Didier Raoult suggère que ces virus géants se défendent contre le Zamilon avec une sorte de système immunitaire semblable à notre CRISPR. En d’autres termes, ils contiennent des copies volées de l’ADN de Zamilon et en utilisant de ces séquences volées, ils déploient des enzymes trancheuse d’ADN (les Cas) pour désactiver les virophages.

Les chercheurs font ainsi 3 prédictions : tout d’abord, que les mimivirus immunisés doivent contenir de l’ADN qui correspond aux virophages Zamilon (auxquelles ils résistent), mais pas à celui du Sputnik (auxquelles ils ne résistent pas). D’autre part, ces séquences immunisantes seraient absentes dans les deux autres lignées de Mimivirus qui ne sont pas résistantes au  Zamilon. Troisièmement, les séquences de Zamilon volées devaient être accompagnées des enzymes pour dérouler et couper l’ADN. Les trois prédictions étaient vraies.

Selon Didier Raoult :

La guerre entre les virus géants et les virophages est similaire à celle entre les bactéries et les virus.

Le système de défense du virus géant, que l’équipe appelle MIMIVRE, n’est pas exactement le même que le CRISPR, mais il en est très proche dans la forme. C’est un merveilleux exemple d’évolution convergente, où deux groupes d’êtres vivants trouvent indépendamment les mêmes solutions aux mêmes problèmes.

De nombreux scientifiques insistent sur le fait que les virus ne sont pas vivants: Ils n’ont pas d’autonomie, ils ne métabolisent pas, et ils dépendent d’autres organismes (vivants) pour se reproduire. Dans les mots d’un chercheur, ils existent « à la frontière entre la chimie et la vie” et d’autres d’estimés qu’ils se situent entre le vivant et le non-vivant, le débat reste ouvert…

Les virus géants ne sont pas des virus ordinaires. Ils ont leur propre système immunitaire MIMIVIRE. Et ils ont leurs propres parasites-virophages. Même leurs parasites ont des parasites.

En 2012, via l’œil enflammé d’une adolescente, l’équipe de Raoult a constaté que les virus Lentille (un virus géant) et le Spoutnik 2 (le virophage qui le parasite) sont parasités par un morceau d’ADN. Cette séquence, que l’équipe appelle un “transpoviron” (un peu comme un transposon) peut se déplacer dans et hors des génomes des deux virus et faire de nouvelles copies de lui-même. Des fragments similaires d’ADN mobiles existent au sein de nos propres cellules et celles d’autres créatures, un autre indicateur que ces virus géants chevauche ces frontières qui nous sont encore floues.

L’étude publiée dans Nature : MIMIVIRE is a defence system in mimivirus that confers resistance to virophage.

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