Spoutnik le Virophage, virus des virus



Introduction : le cas des virus

Le virus est un cas particulier de la biodiversité : assez complexe pour ne pas être confondu avec des molécules, mais dépourvu de certaines fonctions qui le rangerait dans la catégorie des éléments vivants. Le débat est toujours vif quant à savoir si on devrait les considérer comme tels ou sous la simple forme d'une molécule complexe. Le virus contient un acide nucléique (ARN ou ADN) et peut synthétiser grâce à lui, des protéines. Mais en dehors d'un hôte dont il se sert pour se reproduire, il ne peut ni métaboliser, ni croître, ni se reproduire, fonctions que tous les êtres vivants ont en commun. Pourtant, certains virus comme l'ATV d'archée, peuvent changer de conformation. ATV, en s'allongeant,  sous certaines conditions (notamment, température), donne l'illusion d'un être mobile s'adaptant à l'environnement. D'autres virus présentent une complexité phénoménale : Mimivirus comporte près de 1,2 millions de paires de base, qui codent environ 1200 gènes[1], plus que certaines petites bactéries.

Caractéristiques et développement habituel des virus

Un virus est composé d'une ou plusieurs chaines d'acide nucléique, soit de type ARN, soit de type ADN, et généralement d'une coque de protéine, nommée Capside. Le virus est incapable de se multiplier seul, il doit pour cela trouver un hôte, qu'il va parasiter afin de se reproduire. Les virus sont relativement spécifiques d'un hôte particulier, bien qu'il ne soit pas rare qu'un virus puisse toucher plusieurs espèces (souvent par mutation du virus originel).

La fonction habituelle du virus consiste à intégrer une cellule et  injecter son propre bagage génétique dans le matériel génétique de l'hôte, ou éventuellement de le modifier, afin d'utiliser pour lui même la machinerie cellulaire de l'hôte. Cette intégration de force amène généralement des malformations ou une baisse, qui peut être totale, d'activité dans la cellule. Celle-ci se met cependant à produire des copies du virus, assurant ainsi la reproduction du parasite, et qui, en s'échappant de la cellule, peuvent déchirer sa membrane, entraînant sa mort. Le cycle recommence tant que des cellules vivantes peuvent être parasitées par les nouvelles copies de virus.

On soupçonne depuis longtemps le virus d'être un vecteur d'évolution, puisqu'il achemine son propre matériel génétique à l'intérieur de celui de son hôte, sans pour autant l'amener systématiquement à la mort. Certains virus évoluent constamment dans leur hôte jusqu'à ce que celui-ci meurt par d'autres circonstances. D'autres virus infectent des cellules et ce faisant, leur apportent de nouvelles fonctions sans forcément rendre la cellule non viable, à tel point qu'on pourrait (presque) parler de symbiose. L'insertion forcée de matériel génétique peut sembler délétère, mais elle constitue parfois un autre mode d'évolution par lequel des cellules acquièrent des caractéristiques nouvelles sans qu'elles soient issues de l'hérédité. On parle alors de transfert horizontal de gènes (il existe d'autres cibles de transfert horizontal).

Les virus sont largement décrits dans les médias, principalement comme source nuisible de maladies chez l'homme et chez les animaux, parfois les plantes. Néanmoins, chaque élément vivant peut devenir l'hôte d'un virus sans toutefois en souffrir : des animaux aux végétaux, en passant par les champignons, les bactéries... Un virus qui s'attaque à ces dernières est nommé Bactériophage.

Spoutnik, le virus virophage

Jusqu'en 2008, toutefois, on ne savait pas les virus capables d'infecter d'autres virus : c'est le cas de Spoutnik (aussi Spoutnick et en anglais sputnik), décrit par Didier Raoult et son équipe, un petit virus (50 à 74 nanomètres[2][3]) dont la particularité mena les auteurs à le qualifier de Virophage (littéralement, mangeur de virus, c'est-à-dire virus ayant pour hôte d'autres virus). Spoutnik infecte de gros virus tel que Mimivirus et Mamavirus, jusqu'alors les plus gros virus connus. Eux même infectent l'amibe Acanthamoeba castellanii.

Représentation 3D de Spoutnik. Image Siyang Sun et al (2010)[3]
Spoutnik doit son nom à la première idée que l'on s'en faisait : on le croyait un satellite composé de fragments d'acides nucléiques, que l'on trouve fréquemment associés aux virus. Des observations plus précises montrèrent cependant qu'il s'agissait d'un virus à part entière, d'une nouvelle famille encore inconnue. Il comprend 18343 paires de base en double brin d'ADN.

Seul, Spoutnik est incapable de se reproduire, même s'il se trouve à l'intérieur de l'amibe. Que celle-ci vienne à être infectée par un Mimivirus et Spoutnik peut alors  infecter le virus, puis se servir de ses fonctions pour sa propre reproduction, parallèle à celle de Mimivirus, qui lui,  force l'amibe parasitée à réaliser des copies de lui-même à l'aide se machinerie cellulaire. Spoutnik vise donc directement l'un de ses congénères.

Virophage inclus dans une capside de Mimivirus.
Microscope électronique à transmission. Img : D. Raoult/CNRS
A l'instar de nombreux virus, Spoutnik occasionne quelques dégâts à son hôte, Mimivirus. Il provoque une diminution de ses reproductions et entraine des malformations, se caractérisant par des anomalies morphologiques. L'agressivité de Spoutnik envers son hôte est telle qu'on retrouve même parfois plusieurs exemplaires de Spoutnik dans des capsides vides de Mimivirus.

La composition génique même de Spoutnik est une surprise : non seulement il intègre son bagage génétique à des virus géants, mais il a lui même importé des gènes provenant d'autres domaines du vivant. On y retrouve 3 gènes homologues aux gènes de Mimivirus, un gène de virus d'archée et deux gènes proches de ceux des bactériophages, dont un que l'on retrouve d'ailleurs chez des virus d'eucaryotes[2]. Spoutnik présente ainsi des éléments génétiquement analogues à séquences trouvées dans plusieurs règnes.

Cette extraordinaire composition est importante à plus d'un titre : d'une part, le génome et le fonctionnement de Spoutnik sont des exemples très intéressants du phénomène de transfert horizontal de gène, permettant à des organismes différents "d'échanger leur gènes", et par exemple, d'acquérir des immunités et des résistances, ou de nouvelles capacités, par simple contact (ou, on le sait désormais, par parasitage). D'autre part, Il est le premier exemple connu de ce type de transfert horizontal de gène, à l'échelle du virus lui même et entre virus géants. Il suggère donc que ce mécanisme est un facteur d'évolution virale qui pourrait révéler une grande importance dans l'étude du développement des virus, autant que dans celui de la vie, surtout pendant les périodes durant lesquelles la Terre ne comportait que des organismes unicellulaires.


[1] (en) Berg D., Tran K., (2005) "Mimivirus - Genome". (online) Human and Viruses, Stanford.
[2] La Scola B., Desnues C., Pagnier I., Robert C., Barrassi, L., Fournous, G., Merchat M., Suzan-Monti M., Forterre P., Koonin E. et Raoult D. (2008). "
[3] Sun et al (2010). Structural studies of the Sputnik virophage, (online) Journal of virology. 2010 Jan; 84(2) : 894-7


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