Nouvelles méthodes de détection de virus dans l'environnement : application à l'identification de nouveaux virus géants dans le milieu marin.

• Auteur / Autrice : Defne Arslan
• Direction : Jean-Michel Claverie
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie, Spécialité Génomique et Bioinformatique
• Date : Soutenance le 24/11/2011
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Microbiologie de la Méditerranée (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Charles-François Boudouresque
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Michel Claverie, Charles-François Boudouresque, Gilles Vergnaud, Elisabeth Herniou, Stephan Jacquet, Fabrice Not, Nigel Grimsley
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gilles Vergnaud, Elisabeth Herniou

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mimiviridae

Acanthamoeba

Protéines virales

Mots clés libres

Virus géant

Mimiviridae

Parasite

Acanthamoeba

Milieu marin

Giant virus

Mimiviridae

Parasite

Acanthamoeba

Marine Environment

Résumé

L’objectif de cette thèse était d’isoler de nouveaux Mimiviridae dans l’environnement marin à l’aide d’amibes, hôtes potentiels de ces derniers et surtout organismes ubiquistes phagocytaires et connus pour être parasités par des microorganismes pathogènes. Après la mise en place et la validation de protocoles d’échantillonnages et de mise en culture de prélèvements environnementaux, plusieurs échantillons ont été analysés. Un nouveau membre de la famille des Mimiviridae a été isolé à partir d’un échantillon marin côtier provenant du Chili, stocké dans un milieu enrichi en amidon (milieu riz, propice à la conservation voire à la production de virus) puis mis en coculture dans une souche d’amibe Acanthamoeba griffini. Le séquençage de son génome révèle 1260 kb, codant pour 1120 protéines putatives, ce qui en fait le plus grand génome viral connu. Nommé megavirus chiliensis, sa capside est icosaédrique et possède également des fibrilles comme Acanthamoeba polyphaga mimivirus tout en étant plus grande (diamètre apparent 520 nm vs 450 nm). Bien que les morphologies des deux virus soient similaires et que de nombreuses particularités de mimivirus soient conservées chez megavirus (stargate), 23 % des protéines de megavirus n’ont pas d’homologues chez mimivirus, et les 594 gènes orthologues partagés présentent une identité résiduelle moyenne de 50 %. De plus, megavirus présente 3 amino-acyl-ARNt-synthètases supplémentaires (IleRS, TrpRS et AsnRS) à celles de mimivirus. Ces résultats suggèrent que ces deux virus sont issus d’un génome cellulaire ancestral qui a évolué par réduction génomique. Un parasite intracellulaire obligatoire a également été isolé à partir d’échantillons de sédiments marins de la côte chilienne. Des observations au microscope électronique à transmission indiquent une forme ressemblant à une endospore, de taille très variable (de 400 nm jusqu’à 1 μm), avec une paroi multicouche épaisse (~60 nm) et un pore apical. Cependant, aucune évidence de division n’a encore été observée, laissant penser que cette entité capable de multiplication pourrait être un virus, sans ressembler aux morphologies connues à ce jour.

In order to isolate new Mimiviridae from the marine environment, we used amoeba -ubiquitous phagotrophic protozoa - as potential host for these viruses. Different sampling protocols were tested and validated before carrying out co-cultures with amoeba and environmentals samples. A new Mimiviridae giant virus was isolated from Chilean coastal seawater completed with rice media (enriched incubation). Produced in Acanthamoeba griffini, its genome sequence has 1,260 Mbp and encodes for 1120 putative proteins, making it the largest known viral genome and thus named Megavirus chiliensis. Its icosaedral capsid is covered with fibrils and its size is bigger than that of Acanthamoeba polyphaga mimivirus (520 nm vs 450 nm). Although both virions are very similar and most of the mimivirus idiosyncrasies are conserved in megavirus (stargate), 23 % of megavirus putative proteins have no mimivirus homologs. Both viruses share 594 orthologous proteins exhibiting an average identity of 50 %. Moreover, megavirus contains 3 additional amino-acyl tRNA synthetases (IleRS, TrpRS and AsnRS) compare to mimivirus. These results suggest that these viruses have evolved from an ancestral cellular genome by reductive evolution. In addition, an amoeba obligatory intracellular parasite was isolated from marine sediments from Chilean coast. Transmission electron microscopic images show a particule like endospore with variable size (from 400 nm to 1 µm), a multilayered outer wall (~60 nm) and an apical pore. No evidence of division was observed, suggesting that the multiplication of this endoparasite occurs without division, suggesting that it could be a virus without any similarity to those described today.