Cet article a été publié dans The Conservation.
La grande idée
Une analyse du matériel génétique dans l’océan a identifié des milliers de virus à ARN jusque-là inconnus et doublé le nombre de phyla, ou groupes biologiques, de virus supposés exister, selon une nouvelle étude que notre équipe de chercheurs a publiée dans la revue Science.
Les virus à ARN sont surtout connus pour les maladies qu’ils causent chez les humains, allant du rhume à la COVID-19. Ils infectent également les plantes et les animaux importants pour les humains.
Ces virus portent leur information génétique dans l’ARN, plutôt que dans l’ADN. Les virus à ARN évoluent à un rythme beaucoup plus rapide que les virus à ADN. Alors que les scientifiques ont catalogué des centaines de milliers de virus à ADN dans leurs écosystèmes naturels, les virus à ARN ont été relativement peu étudiés.
Il y a plus de virus à ARN dans les océans que les chercheurs ne le pensaient auparavant. Guillermo Domínguez Huerta,
Contrairement aux humains et à d’autres organismes composés de cellules, cependant, les virus manquent de courtes étendues d’ADN uniques qui pourraient agir comme ce que les chercheurs appellent un code à barres génétique. Sans ce code à barres, il peut être difficile d’essayer de distinguer différentes espèces de virus dans la nature.
Pour contourner cette limitation, nous avons décidé d’identifier le gène qui code pour une protéine particulière qui permet à un virus de répliquer son matériel génétique. C’est la seule protéine que tous les virus à ARN partagent, car elle joue un rôle essentiel dans la façon dont ils se propagent. Chaque virus à ARN, cependant, a de petites différences dans le gène qui code pour la protéine qui peut aider à distinguer un type de virus d’un autre.
Nous avons donc examiné une base de données mondiale de séquences d’ARN de plancton recueillies au cours du projet de recherche mondial de quatre ans tara Oceans expeditions. Le plancton est un organisme aquatique trop petit pour nager à contre-courant. Ils sont une partie vitale des réseaux trophiques océaniques et sont des hôtes communs pour les virus à ARN. Notre dépistage a finalement permis d’identifier plus de 44 000 gènes qui codent pour la protéine virale.
Notre prochain défi était donc de déterminer les connexions évolutives entre ces gènes. Plus les deux gènes étaient similaires, plus les virus avec ces gènes étaient étroitement liés. Parce que ces séquences avaient évolué il y a si longtemps (peut-être avant la première cellule), les panneaux génétiques indiquant où de nouveaux virus pouvaient s’être séparés d’un ancêtre commun avaient été perdus avec le temps. Une forme d’intelligence artificielle appelée apprentissage automatique nous a cependant permis d’organiser systématiquement ces séquences et de détecter les différences plus objectivement que si la tâche était effectuée manuellement.
Nous avons identifié un total de 5 504 nouveaux virus à ARN marins et doublé le nombre de phyla de virus à ARN connus de cinq à 10. La cartographie géographique de ces nouvelles séquences a révélé que deux des nouveaux phyla étaient particulièrement abondants dans de vastes régions océaniques, avec des préférences régionales dans les eaux tempérées et tropicales (la Taraviricota, nommée d’après les expéditions tara oceans) ou l’océan Arctique (l’Arctiviricota).
Nous pensons que Taraviricota pourrait être le chaînon manquant dans l’évolution des virus à ARN que les chercheurs recherchent depuis longtemps, reliant deux branches différentes connues des virus à ARN qui ont divergé dans la façon dont ils se répliquent.
Pourquoi c’est important
Ces nouvelles séquences aident les scientifiques à mieux comprendre non seulement l’histoire évolutive des virus à ARN, mais aussi l’évolution des débuts de la vie sur Terre.
Comme l’a montré la pandémie de COVID-19, les virus à ARN peuvent causer des maladies mortelles. Mais les virus à ARN jouent également un rôle vital dans les écosystèmes, car ils peuvent infecter un large éventail d’organismes, y compris les microbes qui influencent les environnements et les réseaux trophiques au niveau chimique.
Cartographier où vivent ces virus à ARN dans le monde peut aider à clarifier comment ils affectent les organismes qui alimentent de nombreux processus écologiques qui dirigent notre planète. Notre étude fournit également des outils améliorés qui peuvent aider les chercheurs à cataloguer de nouveaux virus à mesure que les bases de données génétiques se développent.
Les virus font plus que simplement causer des maladies.
Ce qui n’est toujours pas connu
Malgré l’identification de tant de nouveaux virus à ARN, il reste difficile de déterminer les organismes qu’ils infectent. Les chercheurs sont également actuellement limités à la plupart des fragments de génomes incomplets de virus à ARN, en partie à cause de leur complexité génétique et de leurs limites technologiques.
Nos prochaines étapes consisteraient à déterminer quels types de gènes pourraient manquer et comment ils ont changé au fil du temps. La découverte de ces gènes pourrait aider les scientifiques à mieux comprendre le fonctionnement de ces virus.
Auteurs
Guillermo Dominguez Huerta
Consultant scientifique en microbiologie, Ohio State University
Ahmed Zayed
Chercheur scientifique en microbiologie, Ohio State University
James Wainaina
Associé de recherche postdoctoral en microbiologie, Ohio State University
Matthieu Sullivan
Professeur de microbiologie, Ohio State University
Publié le 11/04/2022 16:51
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