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Les pithovirus, vieux de 30.000 ans, bousculent nos idées sur le vivant

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Après les mimivirus, les mégavirus et les pandoravirus, voici venue l'heure des pithovirus, des parasite d'amibes retrouvés dans du pergélisol vieux de 30.000 ans et au pouvoir infectieux intact ! Leurs découvreurs, Chantal Abergel et Jean-Michel Claverie, spécialistes de la quête des virus géants, livrent à Futura-Sciences les caractéristiques de ces étranges nouveaux venus, mais aussi les enjeux qui se cachent derrière cette importante découverte.

Les pithovirus ressemblent à des bactéries ou à des pandoravirus… mais ne sont ni les unes ni les autres. Ils forment donc un groupe de virus géants à part. La barre représente 200 nm. © M. Legendre et al., Pnas

Ils avaient défrayé la chronique en juillet dernier. La revue Science en faisait même sa une. Les pandoravirus, découverts par l'équipe de Chantal Abergel et Jean-Michel Claverie, du laboratoire Information génomique et structurale basé à Marseille, révolutionnaient les découvertes récentes concernant les virus géants. Car s'ils devenaient les plus grands de tous ceux qui avaient été repérés jusque-là, ils s'en distinguaient surtout par leur apparence : ils ne ressemblent aucunement à des virus, mais bel et bien à des bactéries. Ils en ont même la taille. Pas de capside, mais une enveloppe en forme de grande amphore. Parmi leurs autres spécificités : un génome très long, atteignant 2,8 Mb, produisant 2.500 protéines, malgré des séquences géniques jamais rencontrées ailleurs.

Cette fois, les deux scientifiques pensaient avoir découvert un nouveau membre de cette étrange famille. À première vue, la ressemblance est frappante : 1,5 µm de long pour 0,5 de large, une forme en amphore et un goût prononcé pour les amibes. Oui mais les premières impressions sont parfois trompeuses. Une analyse plus approfondie révèle en réalité d'énormes différences : un génome de seulement 0,6 Mb, pour moins de 500 gènes, dont seulement 5 en commun avec les pandoravirus, avec un cycle de réplication cytoplasmique, et non nucléaire. Bref, ils méritent d'être intégrés dans un genre nouvellement créé pour l'occasion : celui des pithovirus, décrit pour la première fois dans la revue Pnas, en référence au pithos, une jarre de l'antiquité grecque.

Alors, s'ils ne sont pas des pandoravirus, à qui s'apparentent-ils ? À pas grand-monde... Si ces pithovirus semblent partager quelques gènes avec des eucaryotes, des bactéries, des virus à ADN dont d'autres virus géants comme le marseillevirus ou le mégavirus, 67,5 % d'entre eux ne correspondent à rien de connu. Le mystère s'épaissit donc davantage.

Les pithovirus, ces virus qui ressemblent aussi à des bactéries

La découverte est étonnante pour une autre raison : elle a été réalisée à partir d'un échantillon prélevée dans le pergélisol sibérien, plus précisément dans une couche datée d'environ 30.000 ans. Ces millénaires de congélation n'ont apparemment pas altéré leur pouvoir infectieux : ils continuent à se répliquer dans les amibes. Cette longévité pourrait donc concerner d'autres virus, y compris d'anciens pathogènes, comme le virus de la variole, qui, s'il était prisonnier des sols gelés, serait capable de ressurgir bien des années plus tard si ceux-ci venaient à fondre. Or, avec le réchauffement climatique qui ouvre de nouvelles routes maritimes, certaines régions russes jusqu'ici impénétrables, comme la Tchoukotka, riche en gaz et en pétrole, pourraient attirer des travailleurs amenés à creuser les sols. Quels risques encourent-ils ? On l'ignore encore...

Les pithovirus ont été retrouvés dans des amibes prisonnières du pergélisol sibérien depuis 30.000 ans, l’époque de la disparition de Néandertal. Ce qui ne les a pas empêchés d’être infectieux aujourd’hui. Réveillera-t-on d’autres virus profondément enfouis ? © Brocken Inaglory, Wikipédia, cc by sa 3.0

« Cette découverte pose plus de questions qu'elle n'apporte de réponses, précise Jean-Michel Claverie, interrogé par Futura-Sciences. On en vient par exemple à se demander si cette enveloppe en forme d'amphore n'est pas un véhicule aussi populaire que la traditionnelle capside icosaédrique. Dans ce cas, il nous reste à découvrir un nouveau monde de virus qui jusqu'à maintenant a été complètement ignoré. »

Comment peut-on détecter le vecteur de la grippe ou celui du Sida et passer à côté de virus qui, en plus, sont qualifiés de géants ? Il semble que les microscopes ne les aient pas manqués. Mimivirus a été vu 10 ans avant sa découverte, pandoravirus une douzaine d'années auparavant également. Même chose encore pour pithovirus. « Mais les biologistes qui les ont eus sous les yeux n'ont pas compris qu'ils avaient affaire à des virus, tant ils ressemblent à des bactéries, ajoute Jean-Michel Claverie. Ces virus géants en forme de boîte de Pandore ont été ratés à cause d'un blocage paradigmatique. » Les connaissances de l'époque ne prévoyaient pas que les virus aient pu être aussi imposants et prendre la forme de cellules bactériennes. Alors on n'a pas cherché à bousculer les idées reçues. Et s'il restait tout un pan de la virologie à mettre en évidence ?

Des virus géants potentiellement pathogènes ?

Une autre interrogation porte sur les risques directement encourus par l'Homme. D'ordinaire, de nombreux virus disposent d'une certaine spécificité : il faut plusieurs mutations pour que la grippe aviaire ne passe des oiseaux à l'Homme, et le VIH n'infecte pas nos plus proches cousins hominidés, qui eux sont sensibles à une version voisine mais différente. Si entre espèces parentes on se transmet difficilement certains virus, la distance phylogénétique qui nous sépare des amibes, dans lesquelles ces géants ont été retrouvés, devrait nous en protéger, non ?

Problème : « ces virus géants ont un mode d'infection extrêmement différent des virus habituels, poursuit le chercheur marseillais. Ils viennent frapper à la porte de leur cellule-hôte en se faisant passer pour de la nourriture. Celle-ci les avale par un processus très peu spécifique, la phagocytose, avant qu'ils ne profitent d'elle pour se multiplier ». Or, amibes et macrophages humains sont assez proches du point de vue de la morphologie, si bien que les premières servent régulièrement de modèle scientifique pour étudier les seconds. La taille imposante de ces parasites intracellulaires leur sert en cette occasion : s'ils étaient trop petits, ils ne seraient mêmes pas repérés.

Alors, s'ils disposent effectivement du potentiel intrinsèque pour contaminer des Hommes, l'ont-ils déjà fait ? « On en a rigoureusement aucune idée, reprend Jean-Michel Claverie. Lorsqu'on a demandé à des spécialistes d'anatomopathologie s'ils avaient déjà aperçus de tels êtres dans les cellules, ils nous ont dit que c'était possible, mais qu'ils n'avaient pas creusé la question. Peut-être ont-ils essayé de les cultiver sur un milieu de culture... Mais évidemment, rien n'a poussé. Alors on les a pris pour des bactéries non-cultivables et l'affaire s'est terminée là. On ignore donc tout de leur éventuel pouvoir pathogène. »

Les pithovirus, avec un exemplaire en gros plan (la barre représente 100 nm), constituent une nouvelle famille de virus géants. Et c’est désormais une évidence : d’autres cousins seront déjà dévoilés dans les mois à venir. Le sujet semble passionner les revues les plus prestigieuses, mais les financements restent difficiles à trouver. © M. Legendre et al., Pnas

« Des perdants d’une guerre qui se seraient adaptés pour survivre »

Reste une autre problématique soulevée par ces nouveaux virus géants : celle de leurs origines. Or, la mise en évidence complique encore un peu plus un puzzle qui semblait déjà bien plus flou après l'analyse des gènes complètement nouveaux des pandoravirus. « À l'époque de la découverte des mégavirus ou des mimivirus, nous avions émis une hypothèse simple qui expliquait qu'ils venaient du monde cellulaire et qu'ils avaient évolué par perte de gènes, comme le font tous les parasites. Mais celle-ci n'est plus du tout compatible avec pandoravirus et pithovirus, qui portent des gènes complètement inconnus, sans lien avec le monde cellulaire. Il nous manque donc une théorie unifiée : il y a encore trop de trous dans l'arbre phylogénétique pour conclure quoi que ce soit » précise le virologue.

Les biologistes avouent être en pleine réflexion sur la question et envisagent plusieurs scénarios, qu'ils ne peuvent valider sans la mise au jour de spécimens supplémentaires de virus géants cerclés d'une membrane en forme d'amphore. « Nous envisageons par exemple l'idée qu'ils puissent être les restes d'organismes cellulaires ancestraux, aujourd'hui disparus, explique Chantal Abergel. Ces formes de vie non conventionnelles auraient perdu la compétition évolutive contre les cellules à l'origine de la vie telle qu'on la connaît aujourd'hui. Le seul recours de ces êtres vaincus aurait été de devenir des parasites obligatoires des cellules dominantes. Ces virus seraient donc issus des perdants d'une guerre qui se seraient adaptés pour survivre. »

Luca et ses frères

L'histoire qui semblait toute écrite pourrait donc être à revoir. De par les similarités entre tous les êtres vivants de la planète, les biologistes ont pensé à une origine commune, depuis un ancêtre unique, appelé Luca (Last universal common ancestor). Cette vision des choses serait-elle devenue un peu étriquée ? De la même façon qu'on a longtemps cru que l'Homme avait évolué de façon linéaire avant de se rendre compte de son foisonnement d'espèces sœurs, ne pourrait-on pas imaginer une origine multiple à la vie, avec une forme devenue prédominante tandis qu'une autre (les autres ?) subsisteraient à l'état de traces ?

« Ces découvertes suggèrent qu'on n'a peut-être pas tout compris de l'origine du vivant, et qu'il faut repenser tout ça afin de réécrire les grandes lignes de son histoire, reprend Chantal Abergel. Pour l'heure, nous ne pouvons qu'imaginer des hypothèses et tant que nous n'aurons pas retrouvé le ou les chaînons manquants, nous avons le droit de délirer. »

Cette affaire ne s'arrêtera clairement pas là. Les scientifiques continuent de chercher et ne cachent pas qu'ils auront encore de nouvelles annonces à faire dans les mois qui viennent. La quête se poursuit, avec en tête l'idée de remonter le cours du temps. Si pour l'heure, les pithovirus portent les vestiges de 30.000 ans d'évolution, les chercheurs espèrent obtenir une vision plus lointaine en creusant plus profondément le sous-sol gelé de la Sibérie, pour éventuellement retrouver les traces de virus géants vieux d'un million d'années. Ou plus encore...

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