• Tuesday June 18,2019

Je suis un virus - les génomes d'animaux contiennent plus de virus fossiles que prévu

Anonim

Si vous pensez aux fossiles, vous imaginez probablement un morceau d’os ou de coquille, transformé en pierre et enfoui dans le sol. Vous les visitez dans les musées; certains d'entre vous en ont peut-être même trouvé. Mais vos fossiles les plus proches sont à l' intérieur de vous, dispersés dans votre génome. Ce sont les restes d'anciens virus, qui ont poussé leurs gènes parmi ceux de nos ancêtres. Ils sont restés là, se transformant en fossiles génétiques qui se cachent encore dans nos génomes à ce jour.

Nous connaissons nos ancêtres viraux depuis 40 ans, mais une nouvelle étude montre que leur infiltration génétique était bien plus importante que tout le monde ne le pensait. Les racines virales de notre arbre généalogique sont en train de devenir beaucoup plus grandes.

Lorsque les gènes viraux ont été découverts dans les génomes animaux dans les années 1970, ils provenaient tous des rétrovirus, un groupe comprenant le VIH. Dans le cadre de leur cycle de vie, ces virus se font passer clandestinement dans le génome des cellules qu’ils infectent, en se faisant de nouvelles copies en utilisant les propres machines de leur hôte. Ces copies se coupent généralement pour former de nouvelles particules virales, mais parfois, elles restent. Certains ont été transmis de génération en génération et sont devenus des éléments permanents du génome de leur hôte. Aujourd'hui, ces «rétrovirus endogènes», ou VRE, représentent environ 8% de notre ADN.

Mais les rétrovirus ne sont pas seuls. Les scientifiques ont récemment découvert que d'autres dynasties virales sont également devenues des intrus génomiques. En 2009, des scientifiques français ont découvert que certaines guêpes avaient accosté l'ADN de polydnavirus afin de l'utiliser comme arme biologique. En janvier de cette année, une équipe japonaise a annoncé qu'une autre famille, les bornavirus, avait pénétré dans le génome des animaux, y compris des humains. En été, des équipes américaines ont montré qu'il en était de même pour les filovirus, tels que les létaux Ebola et Marburg. Le mois dernier, des fragments de virus analogues à ceux de l'hépatite ont été découverts cachés dans les gènes du pinson du zèbre.

Maintenant, il semble que même ces découvertes ne sont que la partie visible de l'iceberg. Aris Katzourakis et Robert Gifford ont découvert que le règne animal est en proie à des gènes viraux. En examinant l'ensemble des génomes de 44 espèces, ils ont trouvé des fossiles représentant dix autres familles au-delà des rétrovirus . Certains de ces virus anciens appartiennent aux variétés les plus infâmes d’aujourd’hui: grippe, virus Ebola, hépatite B, rage, dengue et fièvre jaune, et plus encore. Le terme ERV étant clairement trop étroit, Katzourakis et Gifford décrivent ces fossiles génétiques sous le nom plus inclusif de «éléments viraux endogènes» ou EVE.

La plupart d'entre eux sont brisés et fragmentés. Cernés de mutations invalidantes, ils sont comme des livres dont les pages ont été maculées, déchirées et écrasées. Mais pas tous - certains semblent intacts, et leurs informations peuvent toujours être lues aujourd'hui. L'un d'entre eux, connu sous le nom de EBLN-1, se trouve chez l'homme et chez d'autres primates. Il provient d'un ancien virus de la Terre et sa lenteur d'évolution signifie que nous l'avons probablement coopté dans nos propres génomes, en le recrutant dans un rôle actif.

Le rôle de ce rôle n’est pas clair, mais Katzourakis et Gifford pensent que cela pourrait contribuer à nous protéger contre les siens. D'autres groupes ont suggéré qu'il s'agissait d'un thème commun: les virus fossiles sont recrutés comme des sentinelles qui combattent les invasions de leurs cousins ​​vivants. Si tel est le cas, vous vous attendez à ce que les virus vivants développent des mesures correctives. Lorsque cela se produit, les EVE deviennent inutiles, les avantages de les conserver intactes diminuent et les mutations commencent à s'accumuler. Et c’est exactement ce que vous voyez avec EBLN-1 - chez des animaux comme les orangs-outans et les ouistitis, il a commencé à perdre de son intégrité.

Alors qu'une minorité d'EVE ont un rôle physique actif, les séquences dans leur ensemble ont beaucoup à nous apprendre sur l'évolution des virus eux-mêmes. Les EVE sont des fenêtres sur le passé, comme tous les fossiles. Par exemple, éloignez-vous des virus pendant une minute et considérez les baleines. Il est difficile d’imaginer comment les baleines ont évolué depuis leurs ancêtres terrestres en comparant les espèces modernes, qui partagent toutes le même ensemble d’adaptations avancées en mer. Cependant, une étonnante série de fossiles de baleines rend la transition progressive de la terre à la mer beaucoup plus claire.

C’est encore plus difficile de comprendre l’histoire des virus en regardant les virus modernes, car ils évoluent à un rythme effréné, changent d’hôte, bougent des gènes et perdent même des lignées entières. Les EVE fournissent un aperçu de ces événements perdus, nous indiquant l’âge des virus, les hôtes qu’ils avaient l'habitude d'infecter et même comment ils ont été transmis.

Lorsque les EVE ont été introduites pour la première fois dans le génome d'un animal, elles ont été entraînées pour la promenade au fur et à mesure que cette espèce évoluait. Aujourd'hui, les descendants de l'hôte portent tous des EVE similaires. Ces similitudes fournissent un indice historique important - elles nous disent que le dernier ancêtre commun des espèces avec des EVE apparentées doit avoir eu l’ADN viral dans son génome. En déterminant à quel moment cet ancêtre était là, nous pouvons déterminer l’âge du groupe de virus. Avec suffisamment de données, vous pouvez même reconstituer les génomes des anciens virus eux-mêmes. Comme l’a dit un intervenant, la dernière fois que j’ai écrit à ce sujet, «nous pouvons alors affirmer que le virus de la grippe est responsable du type de génome qui a infecté T. rex. Ce serait vraiment génial. "

Prenez les bornavirus. Lorsqu'ils ont été découverts dans des génomes d'animaux au début de l'année, il était clair que ceux de notre génome se promenaient dans un corps d'animaux depuis 40 millions d'années. Mais l’étude de Katzourakis et Gifford montre que ce groupe est beaucoup plus âgé que cela. Basés sur des EVE étroitement apparentés d’éléphants et de tenrecs (une créature ressemblant à un hérisson), les bornavirus sont présents depuis que le dernier ancêtre commun des éléphants et des tenrecs était - et il ya au moins 93 millions d’années.

Les EVE peuvent aussi nous parler des hôtes d'anciens virus. Aujourd'hui, on pense que les filovirus comme Ebola infectent les chauves-souris et les primates. L'année dernière, une souche a été découverte chez des porcs philippins. Mais les EVE révélatrices montrent que ces virus infectaient aussi les insectivores comme les musaraignes, les rongeurs comme les souris et les rats et les marsupiaux comme les wallabies et les opossums. Ils avaient certainement des goûts catholiques chez les hôtes, et ils pourraient encore en avoir. De cette manière, les EVE pourraient nous parler d’animaux modernes qui pourraient servir de réservoirs à des virus mortels notables.

Ils peuvent également nous parler des virus qui ont sauté d'un animal à un autre. Katzourakis et Gifford ont découvert une EVE dans le génome du grand dauphin qui semble être très étroitement liée aux dépendovirus qui infectent les oiseaux, comme les poulets et les canards. Cela ne signifie pas qu'un canard a infecté un dauphin; Rappelez-vous que les EVE sont des fossiles d’infections qui ont affecté les lointains ancêtres des espèces actuelles. Cependant, cela suggère fortement que, durant la période préhistorique, un virus de ce type a été transmis d'oiseau à mammifère, comme cela se produit souvent aujourd'hui.

Référence: PLoS Genetics //dx.doi.org/10.1371/journal.pgen.1001191

Mise à jour: Une joie sans faille devant cette découverte de Carl Zimmer. Surveillez son prochain livre sur les virus.

Image de Thomas Geisbert

Plus sur les virus fossiles:

  • Rencontrez vos ancêtres viraux - comment les bornavirus infiltrent nos génomes depuis 40 millions d'années
  • Les guêpes utilisent des gènes volés à partir d'anciens virus pour fabriquer des armes biologiques
  • Les virus qui infectent les mammifères depuis 105 millions d'années
  • La mort et la résurrection de l'IRGM - le «gène de Jésus»

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