Les chercheurs ont identifié plus de 5 500 nouveaux virus dans l’océan, y compris un chaînon manquant dans l’évolution virale

Le résumé de recherche est un bref aperçu de travaux universitaires intéressants.

La grande idée

Schéma du système de classification biologique, montrant que le phylum est un large groupement.
VectorMine / iStock via Getty Images Plus

Une analyse du matériel génétique dans l’océan a identifié des milliers de virus à ARN jusqu’alors inconnus et a 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 provoquent chez l’homme, allant du rhume au 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 beaucoup plus rapidement que les virus à ADN. Alors que les scientifiques ont répertorié des centaines de milliers de virus à ADN dans leurs écosystèmes naturels, les virus à ARN ont été relativement peu étudiés.

Dessin au trait des virus à ARN marins
Il y a plus de virus à ARN dans les océans que les chercheurs ne le pensaient auparavant.
Guillermo Domínguez HuertaCC BY-ND

Contrairement aux humains et à d’autres organismes composés de cellules, cependant, les virus manquent de courts segments d’ADN uniques qui pourraient agir comme ce que les chercheurs appellent un code-barres génétique. Sans ce code-barres, essayer de distinguer différentes espèces de virus dans la nature peut être difficile.

Pour contourner cette limitation, nous avons décidé d’identifier le gène qui code pour une protéine particulière permettant à un virus de répliquer son matériel génétique. C’est la seule protéine que partagent tous les virus à ARN, car elle joue un rôle essentiel dans la façon dont ils se propagent. Cependant, chaque virus à ARN présente 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 collectées au cours du projet de recherche mondial de quatre ans des expéditions Tara Oceans. 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 identifié plus de 44 000 gènes qui codent pour la protéine virale.

Notre prochain défi consistait donc à déterminer les connexions évolutives entre ces gènes. Plus deux gènes étaient similaires, plus les virus avec ces gènes étaient probablement étroitement liés. Parce que ces séquences avaient évolué il y a si longtemps (peut-être avant la première cellule), les repères génétiques indiquant où de nouveaux virus auraient pu se séparer 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 de manière plus objective que si la tâche était effectuée manuellement.

Tracé en essaim des 5 phylums de virus à ARN
Ce diagramme montre les cinq phylums connus de virus à ARN automatiquement organisés par nos méthodes.
Reproduit avec la permission de Zayed et al., Science Volume 376 : 156 (2022).

Nous avons identifié un total de 5 504 nouveaux virus à ARN marins et doublé le nombre de phylums de virus à ARN connus de cinq à 10. La cartographie géographique de ces nouvelles séquences a révélé que deux des nouveaux phylums étaient particulièrement abondants dans de vastes régions océaniques, avec des préférences régionales dans les régions tempérées. et les eaux tropicales (le Taraviricotadu nom des expéditions Tara Oceans) ou l’océan Arctique (le Arctiviricota).

Nous croyons cela Taraviricota pourrait être le chaînon manquant dans l’évolution des virus à ARN que les chercheurs recherchent depuis longtemps, reliant deux branches connues différentes de virus à ARN qui ont divergé dans la façon dont ils se répliquent.

Carte mondiale montrant la distribution et l'abondance des phylums de virus à ARN.
Cette carte montre la distribution des virus à ARN dans l’océan. La taille du coin est proportionnelle à l’abondance moyenne des virus présents dans cette zone, et la couleur du coin indique les phyla du virus.
Reproduit avec la permission de Zayed et al., Science Volume 376 : 156 (2022).

Pourquoi est-ce important

Ces nouvelles séquences aident les scientifiques à mieux comprendre non seulement l’histoire évolutive des virus à ARN, mais également l’évolution des débuts de la vie sur Terre.

Comme l’a montré la pandémie de COVID-19, les virus à ARN peuvent provoquer 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 à l’origine de nombreux processus écologiques qui régissent 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 pas encore connu

Malgré l’identification de tant de nouveaux virus à ARN, il reste difficile de déterminer quels organismes ils infectent. Les chercheurs sont également actuellement limités à la plupart des fragments de génomes de virus à ARN incomplets, en partie à cause de leur complexité génétique et de leurs limites technologiques.

Nos prochaines étapes seraient de 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.

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