Exit and assembly of hyperthermophilic archaeal viruses – EXAVIR

Les virus infectant les Archées constituent une part intégrante et surtout unique de la virosphère. La majorité de ces virus présentent des morphologies (en forme de bouteille, de citron ou encore de goutte …) qui n’ont, jusqu’à présent, jamais été observés dans les autres domaines cellulaires, les Bactéries et les Eucaryotes. L’exploration de cette incroyable diversité dure depuis plus de 30 ans et de nouvelles morphologies de virions continuent constamment d’être découvertes. De plus, la spécificité des virus d’archées s’étend à leurs séquences génomiques ainsi qu’à la structure des protéines qu’elles codent. La manière dont ces virus interagissent avec leurs hôtes est donc, elle aussi, sûrement unique comme le montre la découverte récente d’un mécanisme de sortie impliquant la formation de structures pyramidales spécifiques à la surface de la cellule hôte. Néanmoins, jusqu’ici, les études portant sur les virus d’archées se sont en grande majorité restreintes à une caractérisation biochimique et génétique des virions et les connaissances accumulées sur les interactions entre les virus et leurs hôtes sont infimes comparées à la masse d’information disponible sur les systèmes bactériens et eucaryotes. Le principal objectif du projet proposé est de combler ce fossé et d’obtenir une plus ample appréciation des mécanismes moléculaires en jeu dans la virosphère associée aux archées.
Afin d’étudier les interactions entre les virus et leurs hôtes, nous proposons de nous concentrer sur deux étapes clés du cycle viral : l’assemblage des virions ainsi que leur sortie dans le milieu extérieur. Ainsi, nous avons sélectionné trois systèmes virus-hôtes modèles qui, collectivement, devraient rendre compte de la diversité des stratégies basiques employées par les virus d’archées dans des habitats géothermiques extrêmes. La sortie et l’assemblage de virus non enveloppés seront étudiés en prenant les exemples de Sulfolobus islandicus rod-shaped virus 2 (SIRV2) et Aeropyrum pernix bacilliform virus 1 (APBV1) alors que dans le cas des virus enveloppés, Sulfolobus spindle-shaped virus 1 (SSV1) sera utilisé comme modèle.
Les différentes études proposées dans le programme de recherche sont nouvelles et n’ont jamais été réalisées pour aucun système virus-hôtes d’archées. Les informations générées permettront une comparaison des stratégies employées par les virus quant à l’assemblage des virions et la sortie, et ce dans les trois domaines cellulaires. Une telle comparaison constitura une occasion unique de comprendre plus amplement l'origine et l’évolution des stratégies virales utilisées au cours des interactions avec les cellules hôtes. De plus, une étude comparative pourrait mettre à jour des connections évolutives insoupçonnées au sein même de la virosphère. Les résultats attendus devraient non seulement révéler les principes fondamentaux de la biologie des virus, mais aussi ceux de leurs hôtes.
D’autre part, la compréhension des mécanismes permettant le réagencement des membranes (études sur SSV1) et l’ouverture des structures pyramidales codées par le virus (études sur SIRV2) est importante non seulement d’un point de vue purement scientifique mais aussi pour de futures applications biotechnologiques. De la même manière, les recherches conduites sur les virions d’APBV1 pourraient avoir des implications biotechnologiques en permettant des modifications ciblées des propriétés des virions de par sa capacité d’auto-assemblage à partir de constituants protéiques modifiés et ainsi, ouvrir la perspective de développer de nouveau matériaux nanotechnologiques.