Caractérisation fonctionnelle et moléculaire des Pandoravirus – Pandoravirus

Après notre découverte du plus grand virus géant Megavirus chilensis en 2011, suivant celle de Mimivirus en 2003, nous pensions avoir atteint la limite en termes de taille de particule et de complexité génomique virale possible. Ces virus d’Acanthamoeba, avec des tailles de 0,7 µm et des génome d’1Mb codant pour 1000 protéines, empiètent sur un territoire que l’on pensait réservé aux bactéries.
Notre découverte de Pandoravirus salinus (2013), un nouveau type de virus géant doté d’un génome à ADN GC-riche de 2,5 Mb, démontre que la complexité des virus peut atteindre celle de parasites eucaryotes comme les microsporidies. L’analyse des deux premiers Pandoravirus (P. salinus, Chili, P. dulcis, Australie) a révélé d’autres surprises qu’un simple record de taille (1µm) et de nombre de gènes. Par exemple, alors que P. salinus code pour 2556 protéines, P. dulcis n’en possède que 1500 et plus d’un tiers de leurs gènes sont uniques à chacun. Etonnamment, seules 6% des protéines de P. salinus présentent une homologie détectable avec des séquences virales ou cellulaires. Dans ce contexte d’extrême nouveauté, l’analyse du protéome des virions par le BGE a été indispensable pour démontrer qu’ils utilisent pourtant le code génétique universel. Seules 7% des 200 protéines du virion ressemblent à des protéines connues. Enfin, malgré leurs génomes monstrueux, les Pandoravirus sont dépourvus de la machinerie transcriptionnelle qui leur permettrait de se répliquer dans le cytoplasme de la cellule hôte. Comme les petits virus à ADN, ils dépendent du noyau cellulaire.
Cette année, nous avons découvert le premier membre d’une troisième famille de virus géants, Pithovirus sibericum. Ce virus a été réactivé à partir d’un échantillon de Pergélisol Sibérien de plus de 30 000 ans. Malgré une particule de morphologie similaire à celle des Pandoravirus, son cycle infectieux et son contenu génomique en est très différent. Son génome étonnamment petit de 600 kb est AT-riche et ne code que pour 470 protéines. Pourtant, 67% d’entre eux ne ressemblent à aucune séquence référencée dans les bases de données publiques. Enfin, à l’opposé des Pandoravirus, les particules virales embarquent une machinerie transcriptionnelle fonctionnelle qui lui permet de se répliquer dans le cytoplasme de la cellule infectée, laissant le noyau cellulaire intact tout au long du cycle infectieux. Ces découvertes, toutes publiées ces trois dernières années (2 avec le laboratoire BGE), supportent l’idée que le monde viral reste un réservoir inexploité de processus biochimiques inconnus, d’outils de manipulation et d’enzymes originales. Ce projet a pour but d’élucider comment les Pandoravirus et Pithovirus manipulent les éléments fondamentaux standards du monde vivant avec des protéines pourtant totalement différentes. Leur étude devrait conduire à des découvertes fondamentales en biologie cellulaire, structurale, en métabolisme et en évolution moléculaire et pourrait fournir des applications biotechnologiques et médicales imprévues. Le projet sera réalisé comme suit. Nous réaliserons une étude détaillée du protéome et du transcriptome des cellules infectées au cours des cycles viraux. Nous sélectionnerons ensuite les protéines virales les plus prometteuses/étonnantes afin de les caractériser structuralement et fonctionnellement. Des études d’interaction complémenteront ces analyses fonctionnelles. Ces approches combinées devraient nous fournir des clés sur la biologie de ces virus et la manière dont ils interagissent avec la machinerie cellulaire de l’hôte. Il faudra concevoir et tester de nouvelles méthodes de casse et d’extraction douce de ces virions résistants à 2,7 Kbar de pression, afin de réaliser les études d’interaction. Des études complémentaires seront réalisées in vivo afin de décrypter les mécanismes d’infection, de réplication et d’assemblage de ces particules en formes d’amphore étonnantes.