Une étude révolutionnaire publiée dans Nature npj Viruses a identifié 230 virus géants inconnus dans les océans du monde entier. Ces énormes virus ADN, dont certains possèdent des gènes traditionnellement réservés aux organismes cellulaires, semblent manipuler les microbes marins, redessiner les dynamiques des écosystèmes et influencer des processus mondiaux tels que le cycle du carbone et la photosynthèse.
A New Viral Force at the Base of the Ocean Food Web
Des chercheurs de l’Université de Miami, Rosenstiel School of Marine, Atmospheric and Earth Science ont analysé les données de neuf projets métagénomiques océaniques à l’aide d’un outil sur mesure appelé BEREN. Cela leur a permis de découvrir des centaines de génomes de virus géants intégrés dans des séquences d’ADN provenant des eaux polaires jusqu’à l’équateur.
Ces virus géants infectent les protistes, des organismes unicellulaires tels que les algues et les flagellés, qui constituent la base des chaînes alimentaires marines. En modifiant le comportement des hôtes au niveau génétique, ces virus pourraient influencer la stabilité des réseaux trophiques et même provoquer des bloom algaux nuisibles avec des conséquences sur la santé publique.
« En comprenant mieux la diversité et le rôle des virus géants dans l’océan, ainsi que leurs interactions avec les algues et d’autres microbes océaniques, nous pouvons prévoir et éventuellement gérer les blooms algaux nuisibles, qui représentent un danger pour la santé humaine en Floride ainsi qu’à travers le monde, » a déclaré Mohammad Moniruzzaman, professeur adjoint et coauteur. « Les virus géants sont souvent la principale cause de mort des phytoplanctons, qui servent de base à la chaîne alimentaire soutenant les écosystèmes marins. Les nouvelles fonctions découvertes dans ces virus géants pourraient avoir un potentiel biotechnologique, car certaines de ces fonctions pourraient représenter de nouvelles enzymes. »
Giant Viral Genomes and Surprising Genetic Cargo
L’analyse de l’équipe a révélé que ces virus géants codent 530 nouvelles protéines fonctionnelles, dont neuf liées à la photosynthèse — une capacité autrefois considérée comme exclusive aux plantes et aux algues. Cette découverte suggère que les virus ne sont pas de simples agents d’infection; ils sont des ingénieurs biochimiques capables de restructurer les métabolismes de leurs hôtes.
Pour gérer cette énorme quantité de données, les chercheurs ont utilisé le superordinateur Pegasus à l’Institut de sciences des données et de calcul Frost de l’Université de Miami. Leur objectif : reconstruire des génomes viraux entiers à partir de bibliothèques environnementales de plusieurs gigaoctets et décoder leurs fonctions à l’aide de bases de données de protéines accessibles au public.
« Nous avons découvert que les virus géants possèdent des gènes impliqués dans des fonctions cellulaires telles que le métabolisme du carbone et la photosynthèse – traditionnellement trouvés uniquement dans des organismes cellulaires, » a déclaré Benjamin Minch, auteur principal et doctorant. « Cela suggère que les virus géants jouent un rôle prépondérant dans la manipulation du métabolisme de leurs hôtes pendant l’infection et influencent la biogéochimie marine. »
BEREN: A Breakthrough Tool for Marine Virology
La découverte n’aurait pas été possible sans BEREN, un pipeline logiciel développé spécifiquement pour extraire les génomes de virus eucaryotes à partir de données environnementales complexes. Cet outil comble un angle mort de la recherche métagénomique, où les virus géants passaient souvent inaperçus en raison de leur taille et de leur complexité génétique.
En rationalisant le processus d’identification, BEREN ouvre la voie à une surveillance à grande échelle des communautés virales dans les systèmes marins et d’eau douce. Les chercheurs estiment que cela pourrait être particulièrement utile pour prévoir les blooms algaux, détecter des pathogènes environnementaux ou suivre les indicateurs de pollution dans les régions côtières.
« Cette étude nous a permis de créer un cadre pour améliorer les outils existants pour la détection de nouveaux virus qui pourraient nous aider à surveiller la pollution et les pathogènes dans nos voies navigables, » a ajouté Minch.