Les bactéries confèrent une immunité contre les virus géants

L'image FISH - FISH signifie une méthode de visualisation appelée hybridation in situ par fluorescence - montre des amibes infectées simultanément par le Viennavirus (pour la première fois isolé dans cette étude et donc nommé par l'équipe de recherche) et le symbiote bactérien. Sur l'image, les amibes sont représentées en magenta, leurs symbiotes en cyan et l'ADN en jaune. Les plus grandes structures jaunes sont les usines à virus, qui sont encore dans la phase initiale ici et ne peuvent pas produire de virus infectieux. Crédit :C :Patrick Arthofer

Les amibes reçoivent un soutien surprenant dans leur défense contre les virus :les bactéries qui les infectent les empêchent d'être détruites par des virus géants. Une équipe de recherche dirigée par le microbiologiste Matthias Horn du Centre de microbiologie et de science des systèmes environnementaux de l'Université de Vienne a étudié le déroulement d'une infection virale lorsque les amibes sont simultanément infectées par la chlamydia.

L'équipe de recherche montre pour la première fois que des bactéries intracellulaires appelées symbiotes protègent leur hôte contre les virus. Les amibes sont des protistes, des micro-organismes unicellulaires dotés d'un noyau cellulaire. Les protistes jouent un rôle clé dans les réseaux trophiques et les processus écosystémiques. Par conséquent, les résultats de l'étude suggèrent que l'interaction entre les symbiotes et les virus influence le flux de nutriments dans les écosystèmes. L'étude est maintenant publiée dans la revue PNAS .

Bactéries intracellulaires :amies et non ennemies ?

Dans des conditions naturelles, les protistes, y compris les amibes étudiées, sont souvent infectés par des symbiotes bactériens, dont les chlamydiae. Les chlamydiae sont principalement connues comme agents pathogènes humains. Cependant, des parents proches de ces chlamydiae pathogènes ont été découverts chez une variété d'animaux et de protistes.

"Étant donné que, selon les connaissances actuelles, l'infection à chlamydia conduit à un taux de croissance plus lent de l'hôte infecté, les chlamydiae sont communément considérées comme parasitaires", explique Patrick Arthofer, premier auteur de l'étude et Ph.D. étudiant au Centre de Microbiologie et Sciences des Systèmes Environnementaux (CMESS).

Les bactéries parasites ont un effet négatif sur l'hôte tandis que les symbiotes à effet positif sont appelés mutualistes. "Notre étude montre que les chlamydiae sont en fait des mutualistes plutôt que des parasites ici, car elles protègent les protistes contre les infections mortelles par des virus géants. Après tout, une croissance plus lente vaut mieux que la mort", déclare Arthofer.

Résumé graphique de l'étude :Il montre comment une infection virale géante (hexagone orange) amène l'amibe à produire des particules virales jusqu'à ce que la cellule hôte éclate et meure ainsi. Si l'amibe est infectée par un symbiote bactérien (cercles turquoises), le virus peut pénétrer dans l'amibe, mais le symbiote le bloque et l'amibe survit. Crédit :Patrick Arthofer

Les virus géants et leurs hôtes unicellulaires

Les infections par des bactéries, mais aussi celles par des virus, façonnent le développement des populations de protistes. Les chercheurs de l'Université de Vienne et de l'Université de Poitiers en France ont voulu savoir comment se déroule une infection virale lorsque des protistes sont simultanément infectés par des bactéries. Afin d'étudier une situation qui pourrait également se produire dans des environnements naturels, les scientifiques ont d'abord isolé des amibes, des bactéries et un virus géant à partir du même échantillon environnemental.

Les virus géants ne sont connus que depuis une vingtaine d'années. Leur découverte remet en question de nombreuses hypothèses antérieures sur les virus, car ils sont non seulement plusieurs fois plus gros que tous les virus connus auparavant, mais possèdent également des gènes qui étaient auparavant considérés comme caractéristiques des organismes cellulaires tels que les bactéries, les animaux, les plantes et les champignons. Selon les connaissances actuelles, ils sont totalement inoffensifs pour les animaux et les humains. Leurs hôtes naturels sont des organismes unicellulaires à noyau cellulaire, les protistes.

Lorsque des virus géants infectent une cellule hôte, ils remodèlent toute la cellule hôte et créent une soi-disant "usine à virus". Cette usine virale produit des centaines de nouvelles particules virales jusqu'à ce que la cellule hôte éclate et libère les nouveaux virus. "Si le protiste est infecté par des symbiotes bactériens, ce processus même est bloqué", explique Matthias Horn, chef du groupe de recherche à l'Université de Vienne. "Notre étude montre que la présence de la chlamydia n'empêche pas le virus d'être absorbé. Cependant, les virus ne peuvent pas former par la suite une usine à virus fonctionnelle", dit-il.

L'interaction de la bactérie avec les virus géants à l'intérieur de l'amibe n'a pas que des conséquences sur l'hôte lui-même. "Une hypothèse courante est que ces interactions intracellulaires entre les virus géants et les symbiotes bactériens ont joué un rôle dans la complexité des virus géants", explique Horn. L'étude des interactions virus-symbiote pourrait donc apporter des réponses à la question de l'évolution des virus géants.

Patrick Arthofer lors d'un examen au microscope optique d'une culture d'amibes. Crédit :Université de Vienne

Les bactéries qui protègent contre les virus influencent les réseaux trophiques

Les protistes sont répandus - vivant dans les eaux, l'eau de mer et les fonds marins, entre autres. Ils se nourrissent de bactéries, absorbant ainsi les nutriments liés aux bactéries et, lorsqu'ils sont eux-mêmes consommés, les transmettent aux animaux tels que les petits crustacés. Par ce seul moyen, les animaux ont accès aux nutriments apportés par les bactéries. Si les protistes sont tués par des virus, les nutriments libérés ne peuvent être à nouveau métabolisés que par des bactéries.

"Si les chlamydiae protègent les protistes de la destruction par les virus, elles ne garantissent pas simplement que leurs hôtes restent une source de nourriture pour les petits animaux. Au-delà de cela, les symbiotes bactériens pourraient influencer l'ensemble du cycle des nutriments dans les écosystèmes", explique Arthofer.

Des recherches futures montreront dans quelle mesure ce processus affecte le fonctionnement des écosystèmes. "En général, un examen plus approfondi des interactions virus-symbiote nous en dit long sur la dynamique de l'écosystème", explique Matthias Horn. Dans une prochaine étape, les scientifiques veulent donc étudier le mécanisme exact derrière la protection bactérienne des protistes contre les virus géants.

De plus, Anouk Willemsen, co-auteur de l'article et virologue au CMESS, se concentre spécifiquement sur les virus géants :dans un projet de recherche récemment approuvé par le Conseil européen de la recherche (ERC), elle étudie comment les virus géants ont acquis leur complexité. + Explorer plus loin