Une équipe internationale de scientifiques a découvert des vestiges d’anciens virus à ARN dans l’ADN d’organismes symbiotiques des coraux qui construisent les récifs. Cette découverte surprenante met en lumière les infections virales chez les coraux et leurs partenaires symbiotiques, les dinoflagellés.
Des chercheurs ont été surpris de trouver des fragments de virus à ARN dans les génomes de leurs partenaires coralliens.
Des scientifiques ont découvert d’anciens restes de virus à ARN dans l’ADN d’organismes vivant dans les coraux qui construisent les récifs. Cette découverte inattendue, décrite dans Communications Biology, pourrait fournir des informations précieuses sur la santé des coraux et les infections virales, en particulier dans le contexte du changement climatique.
Une équipe internationale de biologistes marins a découvert les restes d’anciens virus à ARN intégrés dans l’ADN d’organismes symbiotiques vivant à l’intérieur des coraux qui construisent les récifs.
Les fragments d’ARN proviennent de virus qui ont infecté les symbiotes il y a 160 millions d’années. Cette découverte est décrite dans une étude en libre accès publiée le 1er juin dans la revue Communications Biology de la revue Nature, et elle pourrait aider les scientifiques à comprendre comment les coraux et leurs partenaires luttent aujourd’hui contre les infections virales. Cette découverte est toutefois surprenante, car la plupart des virus à ARN ne sont pas connus pour s’intégrer dans l’ADN des organismes qu’ils infectent.
Les recherches ont montré que les éléments viraux endogènes, ou EVE, sont largement présents dans les génomes des symbiotes des coraux. Connues sous le nom de dinoflagellés, ces algues unicellulaires vivent à l’intérieur des coraux et leur donnent leurs couleurs spectaculaires. La découverte des EVE souligne les observations récentes selon lesquelles des virus autres que les rétrovirus peuvent intégrer des fragments de leur code génétique dans les génomes de leurs hôtes.
Des biologistes marins prélèvent des échantillons de coraux Pocillopora sur les récifs. Des chercheurs de l’université Rice et de l’université d’État de l’Oregon ont étudié les coraux et ont trouvé des fragments de non-rétrovirus dans les génomes de leurs symbiotes, peut-être le résultat d’infections survenues il y a des millions d’années. Crédit : Andrew Thurber/Oregon State University
« Alors pourquoi s’est-il retrouvé là ? », s’interroge Adrienne Correa, de l’université de Rice, coauteur de l’étude. Il pourrait s’agir d’un simple accident, mais on commence à s’apercevoir que ces « accidents » sont plus fréquents que les scientifiques ne le pensaient auparavant, et qu’ils ont été découverts dans toutes sortes d’hôtes, des chauves-souris aux fourmis, en passant par les plantes et les algues.
L’apparition d’un virus à ARN dans les symbiotes coralliens a également été une surprise.
« C’est ce qui a rendu ce projet si intéressant pour moi », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Alex Veglia, étudiant diplômé dans le groupe de recherche de Correa. « Il n’y a vraiment aucune raison, d’après ce que nous savons, pour que ce virus se trouve dans le génome des symbiotes.
L’étude a été soutenue par la Tara Ocean Foundation et la National Science Foundation. Elle a été menée par Correa, Veglia et deux scientifiques de l’Oregon State University, la chercheuse postdoctorale Kalia Bistolas et l’écologiste marine Rebecca Vega Thurber. La recherche fournit des indices qui peuvent aider les scientifiques à mieux comprendre l’impact écologique et économique des virus sur la santé des récifs.
Alex Veglia, étudiant diplômé de l’université Rice, et Adrienne Correa, biologiste marine, ont codirigé une étude qui a permis de trouver des fragments de non-rétrovirus dans les génomes de symbiotes coralliens. Crédit : Rice University
Les chercheurs n’ont pas trouvé d’EVE de virus à ARN dans des échantillons d’eau de mer filtrée ou dans les génomes de coraux pierreux, d’hydrocoraux ou de méduses dépourvus de dinoflagellés. Mais les EVE étaient omniprésents dans les symbiotes coralliens prélevés sur des dizaines de sites de récifs coralliens, ce qui signifie que les virus pathogènes étaient – et restent probablement – pointilleux quant à leurs hôtes cibles.
« Il existe une grande diversité de virus sur la planète », a déclaré Correa, professeur adjoint de biosciences. « Certains sont bien connus, mais la plupart des virus n’ont pas été caractérisés. Nous pourrions être en mesure de les détecter, mais nous ne savons pas qui est leur hôte. »
Selon elle, les virus, y compris les rétrovirus, ont de nombreuses façons de se répliquer en infectant des hôtes. « L’une des raisons pour lesquelles notre étude est intéressante est que ce virus à ARN n’est pas un rétrovirus », a déclaré Mme Correa. « On ne s’attendrait donc pas à ce qu’il s’intègre à l’ADN de l’hôte.
Alex Veglia, étudiant diplômé de l’université de Rice, prélève un échantillon de corail dans le cadre d’une étude menée par des chercheurs de Rice et de l’État de l’Oregon, qui ont trouvé des fragments de non-rétrovirus dans les génomes de symbiotes coralliens. Adrienne Correa, biologiste marine à Rice, est à l’arrière-plan. Crédit : avec l’aimable autorisation du laboratoire Correa/Université de Rice
« Depuis quelques années, nous avons observé une multitude de virus dans les colonies de coraux, mais il était difficile de savoir avec certitude ce qu’ils infectaient », explique Adrienne Correa. « Il s’agit donc probablement de la meilleure information, la plus concrète, dont nous disposons sur l’hôte réel d’un virus associé à une colonie de coraux. Nous pouvons maintenant commencer à nous demander pourquoi le symbiote conserve cet ADN, ou une partie du génome. Pourquoi n’a-t-il pas été perdu il y a longtemps ? »
La découverte que les EVE ont été conservés pendant des millions d’années suggère qu’ils pourraient d’une manière ou d’une autre être bénéfiques aux symbiotes coralliens et qu’il existe une sorte de mécanisme qui conduit à l’intégration génomique des EVE.
« Il y a beaucoup de pistes que nous pouvons suivre, par exemple si ces éléments sont utilisés pour des mécanismes antiviraux dans les dinoflagellés, et comment ils sont susceptibles d’affecter la santé des récifs, en particulier lorsque les océans se réchauffent », a déclaré Veglia.
« Si nous avons affaire à une augmentation de la température de l’eau de mer, est-il plus probable que les espèces de Symbiodiniaceae contiennent cet élément viral endogène ? Le fait d’avoir des EVE dans leurs génomes améliore-t-il leurs chances de combattre les infections par des virus à ARN contemporains ?
« Dans un autre article, nous avons montré qu’il y avait une augmentation des infections virales à ARN lorsque les coraux subissaient un stress thermique. Il y a donc beaucoup d’éléments en mouvement. Et ceci est une autre bonne pièce du puzzle ».
Correa a déclaré : « Nous ne pouvons pas supposer que ce virus a un effet négatif. Mais en même temps, il semble qu’il devienne plus productif dans ces conditions de stress thermique. »
Référence : « Endogenous viral elements reveal associations between a non-retroviral RNA virus and symbiotic dinoflagellate genomes » par Alex J. Veglia, Kalia S. I. Bistolas, Christian R. Voolstra, Benjamin C. C. Hume, Hans-Joachim Ruscheweyh, Serge Planes, Denis Allemand, Emilie Boissin, Patrick Wincker, Julie Poulain, Clémentine Moulin, Guillaume Bourdin, Guillaume Iwankow, Sarah Romac, Sylvain Agostini, Bernard Banaigs, Emmanuel Boss, Chris Bowler, Colomban de Vargas, Eric Douville, Michel Flores, Didier Forcioli, Paola Furla, Pierre E. Galand, Eric Gilson, Fabien Lombard, Stéphane Pesant, Stéphanie Reynaud, Shinichi Sunagawa, Olivier P. Thomas, Romain Troublé, Didier Zoccola, Adrienne M. S. Correa et Rebecca L. Vega Thurber, 1 juin 2023, Communications Biology.
DOI: 10.1038/s42003-023-04917-9
Thurber est le professeur distingué Emile F. Pernot du département de microbiologie de l’État de l’Oregon.
L’étude comprend plus de 20 co-auteurs de l’Université de Konstanz, Allemagne ; l’Institut de Microbiologie et l’Institut Suisse de Bioinformatique, Zürich ; l’Université de Perpignan, France ; le Centre Scientifique de Monaco ; l’Université Paris-Saclay, Evry, France ; la Fondation Tara pour l’Océan, Paris ; l’Université du Maine ; l’Université de la Sorbonne, France ; l’Université de Tsukuba, Japon ; l’Université des Sciences et Lettres de Paris, France ; l’Université de Paris-Saclay ; l’Institut Weizmann des Sciences, Rehovot, Israël ; l’Université Côte d’Azur, Nice, France ; l’Institut Européen de Bioinformatique, Université de Cambridge, Angleterre ; Ohio State University ; et l’Université Nationale d’Irlande, Galway.
Le soutien de la National Science Foundation a été assuré par trois subventions (2145472, 2025457, 1907184).