Plus de 5 500 nouveaux virus identifiés dans l’océan – y compris un chaînon manquant dans l’évolution virale

Des chercheurs ont découvert qu’il y a encore plus de types de virus dans l’océan qu’on ne le pensait auparavant.

Une analyse du matériel génétique de l’océan a permis d’identifier des milliers de virus inconnus jusqu’alors. ARN et a doublé le nombre de phyla, ou groupes biologiques, de virus supposés exister, selon une nouvelle étude. notre équipe de chercheurs a publié dans le journal Science.

Virus à ARN sont surtout connus pour les maladies qu’ils provoquent chez les gens, allant du simple rhume à la grippe aviaire. COVID-19. Ils infectent également les plantes et animaux importants pour les gens.

Ces virus portent leur information génétique dans l’ARN, plutôt que dans l’ADN. ADN. 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 d’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. Crédit : Guillermo Domínguez Huerta, CC BY-ND

Contrairement aux humains et à d’autres organismes cellulaires, les virus ne possèdent pas de courtes portions d’ADN uniques qui pourraient servir d’interface entre l’homme et la cellule. code barre génétique, selon des chercheurs. Sans ce code-barres, il peut être difficile de distinguer les différentes espèces de virus dans la nature.

Nous avons décidé de trouver le gène qui code pour un code-barres. protéine spécifique qui permet à un virus de répliquer son matériel génétique pour contourner cette limitation. C’est la seule protéine que tous les virus à ARN ont en commun, car elle joue un rôle essentiel dans la façon dont ils se propagent. Chaque virus à ARN présente cependant de petites différences dans le gène qui code pour la protéine, que les scientifiques peuvent utiliser pour aider à distinguer un type de virus d’un autre.

Nous avons donc passé au crible une base de données mondiale de séquences d’ARN provenant du plancton collecté au cours des quatre années de l’étude. expéditions Tara Oceans projet de recherche mondial. Le plancton est constitué d’organismes aquatiques trop petits pour nager à contre-courant. Ils constituent un élément essentiel des réseaux alimentaires océaniques et sont des hôtes courants des virus à ARN. Notre criblage a finalement permis d’identifier plus de 44 000 gènes qui codent pour la protéine du virus.

Ce diagramme montre les cinq phyla de virus à ARN connus jusqu’à présent, organisés automatiquement par nos méthodes. Reproduit avec la permission de Zayed et al, Science Volume 376:156(2022).

Notre prochain défi a donc été de déterminer les liens évolutifs entre ces gènes. Plus deux gènes sont similaires, plus il est probable que les virus possédant ces gènes soient étroitement liés. Étant donné que ces séquences ont évolué il y a très longtemps (probablement à partir du moment où les virus ont été identifiés), il a été possible de les identifier. avant la première cellule), les signaux génétiques indiquant où les nouveaux virus ont pu se séparer d’un ancêtre commun ont été perdus dans le temps. Une forme d’intelligence artificielle appelée apprentissage automatique nous a toutefois permis d’organiser systématiquement ces séquences et de détecter les différences de manière plus objective 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 dix. 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 (les Taraviricotanommé d’après les expéditions de Tara Oceans) ou l’océan Arctique (le Taraviricota). Arctiviricota ).

Nous pensons queTaraviricotapourrait être le chaînon manquant dans l’évolution des virus à ARN que les chercheurs recherchent depuis longtemps, en reliant deux branches différentes connues de virus à ARN qui ont divergé dans leur mode de réplication.

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

Pourquoi c’est important

Ces nouvelles séquences aident les scientifiques à mieux comprendre non seulement l’histoire de l’évolution des virus à ARN, mais aussi l’histoire de l’humanité.l’évolution de la vie primitive 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 rôle vital dans les écosystèmes car ils peuvent infecter un large éventail d’organismes, notamment les microbes qui influencent les environnements et les réseaux alimentaires au niveau chimique.

La cartographie de l’endroit où vivent ces virus à ARN peut aider à clarifier la manière dont 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.

Ce que l’on ne sait toujours pas

Malgré l’identification d’un grand nombre de nouveaux virus à ARN, il reste difficile de déterminer avec précision les organismes qu’ils infectent. Les chercheurs sont également en train de limités à la plupart des fragments de génomes incomplets de virus à ARN, en partie à cause de leur complexité génétique et des limitations technologiques.

Les 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.

Écrit par :

• Guillermo Dominguez Huerta – Consultant scientifique en microbiologie, Université de l’Ohio.
• Ahmed Zayed – Chercheur Scientifique en Microbiologie, Université de l’Etat d’Ohio.
• James Wainaina – Associé de recherche postdoctorale en Microbiologie, Université de l’Etat d’Ohio
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• Matthew Sullivan – Professeur de microbiologie, Université de l’État de l’Ohio

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Voir 5 500 nouvelles espèces de virus à ARN découvertes dans l’océan, pour en savoir plus sur cette recherche.