Diversité des prasinovirus et contrôle par les facteurs environnementaux – DECOVIR

Plusieurs génomes complets sont disponibles pour les virus de prasinophytes (les prasinovirus) et leurs hôtes, permettant la mise au point d’outils moléculaires qui, couplés aux techniques de séquençage à haut débit et à de la PCR quantitative, nous conduiront à quantifier et suivre l’évolution de leurs populations dans des environnements contrastés. Nous nous attendons à une importante diversité de virus, que nous mettrons en relation avec les variables environnementales à l’aide de modèles numériques à mettre au point, afin de pouvoir prédire les caractéristiques des populations de virus à l’aide des descripteurs environnementaux.

Nous avons mis au point les techniques d’isolement des virus et de leurs hôtes, et les outils moléculaires permettant de les cibler dans l’environnement. Des échantillonnages ont été réalisés, et nous allons envoyer les premiers prélèvements au séquençage. Nous avons réalisé une base de données de séquences qui nous servira de référence pour caractériser celles qui seront produites. Nous sommes également sur le point d’isoler et caractériser le virus d’une nouvelle espèce hôte (non prévue), permettant ainsi de disposer d’une base plus complète de séquences de références, en plus de connaissances sur ce nouvel organisme.

Nous attendons de recevoir les premières séquences afin de valider notre mise au point et de commencer rapidement l’échantillonnage régulier pendant une année. Nous espérons avoir les premiers résultats de la diversité virale dans quelques mois, et les premiers indices quant aux variables environnementales auxquelles elle est liée. La quantification suivra la mesure de la diversité. Pour le moment tout se déroule comme prévu, avec en bonus la caractérisation d’une souche virale d’un hôte duquel aucun virus n’avait été isolé jusque là.

Aucune publication n’est directement issue de ce projet après 6 mois seulement, mais une revue de littérature récente de notre équipe fait le point sur la connaissance actuelle des génomes dans le système virus-algue au centre du projet DECOVIR, permettant la mise au point des outils moléculaires pour l’étude de leur diversité : Grimsley Nigel H., Rozenn Thomas, Jessica U. Kegel, Stéphan Jacquet, Hervé Moreau & Yves Desdevises. 2012. Genomics of Algal Host-Virus Interactions. Advances in Botanical Research 64: 343-381.

Les virus sont reconnus comme des acteurs majeurs des écosystèmes planctoniques. A travers la lyse de microorganismes, ils court-circuitent les cycles biogéochimiques et les affectent à un niveau global. Les virus régulent et modifient la diversité génétique de leurs hôtes, par la lyse et les transferts latéraux de gènes, et ils représentent eux-mêmes le plus important réservoir de biodiversité de la planète. Cette diversité est très peu connue, en particulier celle des virus d’eucaryotes. Des études récentes de métagénomique virale ont été conduite à moyenne et grande échelle, mais sont toujours rares, en particulier en milieu marin. Beaucoup d’études sur la diversité virale sont basées sur des cultures d’hôtes, permettant ainsi d’isoler les virus de ces hôtes, mais limitant de fait la diversité des virus obtenus. En outre, des travaux récents suggèrent que beaucoup de virus (mais pas tous) sont très spécifiques pour leurs hôtes, soulignant par là le biais que représente une approche basée sur des cultures d’hôtes pour estimer leur diversité. Cependant, on estime que la diversité des virus est si grande que pour obtenir des résultats interprétables, il est souhaitable de se limiter à un groupe taxonomique précis. Les virus géants à ADN double brin infectant les algues, les Phycodnaviridae, sont de bons candidats pour une telle étude, car il existe à leur sujet des données génomiques et des études préliminaires sur leur diversité. De plus, ils exercent un rôle important sur la régulation des producteurs primaires. Chez les Phycodnavirus, les prasinovirus sont les virus des prasinophytes, une composante importante du picoplancton photosynthétique des océans, pouvant dominer les picoeucaryotes dans certaines régions. Le système algue-virus prasinophyte-prasinovirus a l’avantage d’inclure des hôtes et des virus dont le génome est complètement séquencé (et publié pour 6 hôtes et 7 virus actuellement), en particulier dans le golfe du Lion (nord-ouest de la Méditerranée). Le golfe du Lion est caractérisé par des environnements contrastés, dont des étangs eutrophes connectés à la mer, des sites côtiers riches en nutriments, et des stations oligotrophes au large. Les prasinophytes dans le golfe du Lion sont principalement composés de trois genres, Ostreococcus, Micromonas, et Bathycoccus, et au moins un génome complet par genre est disponible. On possède ainsi pour ce système hôte-virus les outils génomiques permettant la caractérisation de la diversité virale. Son étude dans des environnements contrastés va permettre d’estimer l’influence des facteurs environnementaux sur la diversité des virus. C’est l’objectif du projet DECOVIR. Nous définirons des marqueurs moléculaires qui, utilisés avec les techniques de séquençage de nouvelle génération, permettront d’estimer la diversité des virus dans la golfe du Lion. Cette diversité sera suivie dans le temps par le séquençage de marqueurs ciblés au niveau de plusieurs sites contrastés (un étang, un site côtier, un site oligotrophe au large), auxquels de nombreux descripteurs environnementaux seront mesurés. La PCR quantitative sera utilisée pour estimer et suivre l’abondance de souches-clés d’hôtes et de virus. Cela permettra de lier la diversité et l’abondance des virus aux variables environnementales à l’aide de statistiques multivariables, et ainsi de mieux appréhender les facteurs contrôlant la communauté. La diversité génétique des hôtes sera également mesurée de la même façon, et incluse dans l’analyse. Ce projet combine des données génomiques récentes avec les techniques de séquençage de nouvelle génération, afin d’obtenir une image précise de la diversité d’un groupe de virus, son évolution dans le temps, et ses liens avec les facteurs environnementaux.