• Réduire le texte

    Réduire le texte
  • Rétablir taille du texte

    Rétablir taille du texte
  • Augmenter le texte

    Augmenter le texte
  • Imprimer

    Imprimer
Photo of the moss Physcomitrella patens. Protonemata (filaments) and gametophores (stems with leaves).. © Inra, Fabien Nogué

Sur les traces des virus géants chez les plantes

Décrits récemment, les virus géants livrent peu à peu leurs secrets. Pour la première fois, les chercheurs de l’Inra de Versailles-Grignon en collaboration avec leurs collègues du CNRS, ont montré que des gènes provenant de ces virus s’étaient, au cours de l’évolution, insérés dans le génome de la mousse Physcomitrella patens. Une singularité qui s’explique par un transfert de gènes du virus vers la mousse à la faveur d’une infection.

Mis à jour le 18/11/2014
Publié le 07/11/2014

Les grands virus nucléocytoplasmiques à ADN (en anglais nucleocytoplasmic large DNA viruses ou NCLDV), plus communément appelés virus géants sont connus pour infecter les animaux et divers organismes unicellulaires. Ils n’ont cependant jamais été détectés chez les plantes. Les chercheurs de l’Inra Versailles-Grignon et du CNRS ont exploré cette particularité, sur fond de génomique et de bio-informatique. En pratique,  ils ont analysé les séquences génomiques de 13 plantes représentatives des différents groupes phylogénétiques caractérisés à ce jour, des mousses aux plantes à fleurs. Ils ont ensuite étudié les relations éventuelles de parenté entre certains gènes de plantes et ceux trouvés chez différents organismes, des virus aux eucaryotes.

Des traces de virus géants chez les plantes

Les scientifiques ont ainsi mis en évidence la présence de 20 familles de gènes apparentés aux gènes des virus géants au sein du génome de la mousse Physcomitrella patens. Ces familles de gènes sont impliquées dans des processus biologiques clés du cycle viral qui vont de la réplication de l’ADN à la synthèse des protéines en passant par la transcription de l’ARN. Les gènes d’origine virale, entre 8 et 19 copies selon les familles, sont regroupés au niveau de régions bien distinctes des chromosomes, ce qui suggère qu’ils proviennent de l’insertion répétée d’un même génome viral.
La comparaison de ces insertions au sein des différentes régions a permis aux chercheurs de reconstituer un génome viral dont la composition génétique est apparentée à celle des virus géants. Les scientifiques proposent que ces régions virales aient été acquises par la mousse il y a plus de 4 millions d’années au gré d’un contact physique qui aurait favorisé le transfert de gènes du virus vers la plante. Ces données suggèrent donc que la mousse ait été infectée par ces virus apparentés aux NCLDV.
Chez les plantes, durant la phase au cours de laquelle sont produites les cellules reproductrices, toute modification du patrimoine génétique à la faveur d’une infection virale aura des conséquences directes sur les cellules reproductrices et ces modifications seront transmises aux générations futures. La durée de cette étape, conséquente chez la mousse et éphémère chez les plantes à fleurs pourrait expliquer la présence des gènes apparentés aux gènes viraux chez la mousse et leur absence chez les autres plantes étudiées. L’évolution vers une étape plus courte chez ces dernières pourrait avoir été privilégiée, entre autres raisons, pour contrer l’impact possible des virus sur leurs génomes et donc leurs populations.

Vers une régulation épigénétique de l’expression des gènes viraux chez les plantes

Photo de mousse Physcomitrella patens. On distingue les protonema (filaments) et les gametophores (tiges feuillées).. © Inra, Fabien Nogué
Photo de mousse Physcomitrella patens. On distingue les protonema (filaments) et les gametophores (tiges feuillées). © Inra, Fabien Nogué
Chez la mousse, l’expression de ces gènes apparentés aux gènes viraux est fortement régulée puisqu’ils ne s’expriment pas. Les chercheurs ont mis en évidence que la structure de l’ADN de ces gènes est modifiée (méthylation de certaines cytosines) sans toutefois pouvoir trouver les molécules (petits ARN) capables de diriger cette modification. Ces observations suggèrent que la régulation de l’expression des gènes viraux chez les plantes est de nature épigénétique, c’est-à-dire passe par une modification de la structure de l’ADN sans en affecter la séquence. Cependant, elles ne permettent pas de connaître définiti

vement la voie métabolique à l’origine de cette modification structurale et demandent à être poussées plus avant.
Ces résultats constituent une avancée majeure dans l’étude et la compréhension des interactions entre les plantes et leurs pathogènes. Ils révèlent pour la première fois que certaines plantes, en l’occurrence la mousse Physcomitrella patens, sont susceptibles d’être infectées par des virus de la famille des NCLDV.

Les virus géants, en quelques mots
Les grand virus nucléocytoplasmiques à ADN (Nucleo-Cytoplasmic Large DNA Virus) désignés par l'acronyme « NCLDV » ont été reconnus au début du XXIe siècle et ont permis de définir une nouvelle famille virale, dans laquelle on retrouve notamment Mimivirus, Megavirus ou Pandoravirus. Structurellement, ces virus se distinguent de leurs congénères par une taille supérieure à 0,2 µm et par un génome complexe dont la taille (0,1 à 2,5 millions de paires de bases) se rapproche des plus petits génomes bactériens. Fonctionnellement, les NCLDV utilisent un processus de multiplication qui a lieu dans le cytoplasme de la cellule et qui ne fait pas (ou peu) appel aux machineries de transcription et de réplication de la cellule infectée. Encore peu connus du public, ils ont d’ores et déjà fait la une des journaux scientifiques et leurs caractéristiques posent en des termes nouveaux la question de leur origine et de leur évolution.
Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

Contact(s) presse :
Inra Presse (01 42 75 91 86)
Département(s) associé(s) :
Biologie et amélioration des plantes
Centre(s) associé(s) :
Versailles-Grignon

Référence

Florian Maumus, Aline Epert, Fabien Nogué & Guillaume Blanc. Plant genomes enclose footprints of past infections by giant virus relatives. Nature Communications  5, Article number: 4268 doi:10.1038/ncomms5268.