Chaque printemps, lorsque le soleil se lève dans l’Arctique après des mois d’obscurité, la vie revient. Les ours polaires sortent de leurs repaires d’hiver, la sterne arctique revient de son long voyage vers le sud et les bœufs musqués pataugent vers le nord.
Mais les animaux ne sont pas les seuls à être réveillés par le soleil printanier. Les algues dormantes sur la glace commencent à fleurir au printemps, noircissant de grandes zones de glace.
Lorsque la glace noircit, sa capacité à réfléchir le soleil diminue, ce qui accélère sa fonte. La fonte accrue aggrave le réchauffement climatique.
Mais les chercheurs ont peut-être trouvé un moyen de contrôler la croissance des algues des neiges et peut-être, à long terme, de réduire la fonte des glaces. Vivant sur la glace aux côtés des algues, la postdoctorante Laura Perini du Département des sciences de l’environnement de l’Université d’Aarhus et ses collègues ont découvert des virus géants. Leurs conclusions sont publié dans la revue Microbiote.
Elle soupçonne que les virus se nourrissent des algues des neiges et pourraient fonctionner comme un mécanisme de contrôle naturel de la prolifération d’algues.
« Nous ne savons pas grand-chose sur ces virus, mais je pense qu’ils pourraient être utiles pour atténuer la fonte des glaces provoquée par la prolifération d’algues. Nous ne savons pas encore dans quelle mesure ils sont spécifiques et quelle serait leur efficacité. en les explorant davantage, nous espérons répondre à certaines de ces questions », dit-elle.
Plus gros que les bactéries
Les virus sont normalement beaucoup plus petits que les bactéries. Les virus ordinaires mesurent 20 à 200 nanomètres, alors qu’une bactérie typique mesure 2 à 3 micromètres. En d’autres termes, un virus normal est environ 1 000 fois plus petit qu’une bactérie.
Ce n’est cependant pas le cas des virus géants. Les virus géants atteignent une taille de 2,5 micromètres. C’est plus gros que la plupart des bactéries.
Mais les virus géants ne sont pas seulement plus gros. Leur génome est bien plus gros que celui des virus ordinaires. Les bactériophages, bactéries infectant les virus, ont entre 100 000 et 200 000 lettres dans leur génome. Les virus géants en comptent environ 2 500 000.
Jamais trouvé sur la glace auparavant
Des virus géants étaient découvert pour la première fois en 1981, lorsque les chercheurs les ont trouvés dans l’océan. Ces virus se sont spécialisés dans l’infection des algues vertes marines. Plus tard, des virus géants ont été découverts dans le sol terrestre et même chez les humains.
Mais c’est la première fois que l’on découvre des virus géants vivant à la surface de la glace et de la neige dominés par des microalgues, explique Perini.
« Nous avons analysé des échantillons de glace noire, de neige rouge et de trous de fonte (cryoconite). Dans la glace noire et dans la neige rouge, nous avons trouvé des signatures de virus géants actifs. Et c’est la première fois qu’ils sont trouvés sur de la glace et de la neige en surface contenant une grande abondance de microalgues pigmentées », dit-elle.
Il y a quelques années, tout le monde pensait que cette partie du monde était stérile et dépourvue de vie. Mais on sait aujourd’hui que plusieurs micro-organismes y vivent, dont les virus géants.
« Il y a tout un écosystème autour des algues. Outre les bactéries, les champignons filamenteux et les levures, il y a des protistes qui mangent les algues, différentes espèces de champignons qui les parasitent et les virus géants que nous avons trouvés qui les infectent. Afin de comprendre les contrôles biologiques qui agissent sur les proliférations d’algues, nous devons étudier ces trois derniers groupes », poursuit Perini.
Même si les virus sont géants, ils ne sont pas visibles à l’œil nu. Perini ne les a même pas encore vus au microscope optique. Mais elle espère le faire à l’avenir.
« Nous avons découvert les virus en analysant tout l’ADN des échantillons que nous avons prélevés. En passant au crible cet énorme ensemble de données à la recherche de gènes marqueurs spécifiques, nous avons trouvé des séquences qui présentent une grande similitude avec les virus géants connus », explique-t-elle.
Pour s’assurer que l’ADN viral ne provenait pas de micro-organismes morts depuis longtemps, mais de virus vivants et actifs, l’équipe a également extrait tout l’ARNm de l’échantillon.
Lorsque les séquences d’ADN qui forment les gènes sont activées, elles sont transcrites en morceaux simple brin appelés ARNm. Ces éléments fonctionnent comme des recettes pour construire les protéines dont le virus a besoin. S’ils sont présents, le virus est vivant.
« Dans l’ARNm total séquencé à partir des échantillons, nous avons trouvé les mêmes marqueurs que dans l’ADN total, nous savons donc qu’ils ont été transcrits. Cela signifie que les virus sont vivants et actifs sur la glace », explique Perini.
ADN et ARN dans les virus
Au centre des virus géants se trouve un amas d’ADN. Cet ADN contient toutes les informations génétiques ou les recettes nécessaires à la création de protéines, les composés chimiques qui effectuent l’essentiel du travail du virus.
Mais pour utiliser ces recettes, le virus doit les transcrire de l’ADN double brin en ARNm simple brin.
Les virus normaux ne peuvent pas faire ça. Au lieu de cela, ils contiennent des brins d’ARN flottant dans la cellule, attendant d’être activés lorsque le virus infecte un organisme et détourne ses installations de production cellulaire.
Les virus géants peuvent le faire eux-mêmes, ce qui les rend très différents des virus normaux.
Alors que l’ADN de virus morts peut être trouvé dans des échantillons, l’ARNm est décomposé beaucoup plus rapidement. L’ARNm est donc un marqueur important de l’activité virale. En d’autres termes, les recettes d’ARNm de certaines protéines montrent que les virus sont bien vivants.
Je ne sais pas exactement comment ils fonctionnent
Les virus géants étant une découverte relativement nouvelle, on ne sait pas grand-chose à leur sujet. Contrairement à la plupart des autres virus, ils possèdent de nombreux gènes actifs qui leur permettent de réparer, de se répliquer, de transcrire et de traduire l’ADN.
Mais on ne sait pas pourquoi et pourquoi ils l’utilisent exactement.
« Nous ne pouvons pas établir de lien exact avec les hôtes infectés par les virus géants. Certains d’entre eux peuvent infecter les protistes tandis que d’autres attaquent les algues des neiges. Nous ne pouvons tout simplement pas encore en être sûrs », explique Perini.
Elle travaille dur pour en savoir plus sur les virus géants et d’autres recherches seront bientôt publiées.
« Nous continuons à étudier les virus géants pour en savoir plus sur leurs interactions et quel est exactement leur rôle dans l’écosystème. Plus tard cette année, nous publierons une autre étude scientifique avec plus d’informations sur les virus géants infectant une microalgue cultivée prospérant à la surface de la glace de la calotte glaciaire du Groenland », conclut-elle.
Plus d’information:
Laura Perini et al, Signatures virales géantes sur la calotte glaciaire du Groenland, Microbiote (2024). DOI : 10.1186/s40168-024-01796-y