A novel virus lineage is abundant in metaviromes from Dehalococcoides-containing mixed cultures

Dans les profondeurs sombres et dépourvues d'oxygène des sédiments des eaux souterraines et des rivières, un groupe spécialisé de bactéries travaille sans relâche pour nettoyer la pollution d'origine humaine. Ces travailleurs microscopiques, connus sous le nom de Dehalococcoides, consomment des produits chimiques chlorés toxiques qui se sont infiltrés dans la terre, les décomposant et les rendant inoffensifs. Ils sont essentiels à la restauration des sites contaminés, pourtant ils sont aussi fragiles et difficiles à étudier de manière isolée. Comme tous les êtres vivants, ces bactéries ne sont pas seulement des cellules statiques ; elles interagissent constamment avec un monde caché de matériel génétique qui circule entre elles. Ce matériel génétique mobile peut être considéré comme une bibliothèque d'instructions que les bactéries peuvent échanger, emprunter ou transporter avec elles, changeant parfois leur mode de fonctionnement ou les aidant à survivre dans des conditions difficiles. Comprendre ce qui vit à l'intérieur et autour de ces bactéries est crucial, car les outils qu'elles utilisent pour survivre et nettoyer notre environnement sont souvent cachés au sein de ces minuscules paquets génétiques mouvants.

Les scientifiques savent depuis longtemps que les Dehalococcoides transportent une quantité surprenante de ce matériel génétique mobile, malgré leurs génomes très petits. Une nouvelle étude s'est maintenant concentrée sur une famille spécifique et abondante de ces éléments, que les chercheurs ont nommée IME1. En examinant des échantillons d'une culture mixte de bactéries connue sous le nom de KB-1, où les Dehalococcoides prospèrent, l'équipe a découvert que ces éléments ne sont pas de simples curiosités rares, mais constituent en fait la forme dominante de matériel génétique trouvé dans les fractions virales de l'échantillon. Les chercheurs ont analysé vingt et un de ces éléments, vingt provenant de Dehalococcoides et un d'une bactérie apparentée appelée Dehalogenimonas alkenigignens. Ils ont découvert que chacun de ces éléments est un fragment substantiel de code génétique, dont la taille varie de 20 930 à 28 058 paires de bases. Ces éléments existent sous deux formes : parfois ils sont cousus directement dans l'ADN de la bactérie elle-même, et d'autres fois ils flottent librement sous forme de boucles circulaires à l'extérieur du génome principal.

Lorsque l'équipe a examiné de près les protéines que ces éléments produisent, elle a trouvé une structure hautement cohérente. Chacun des vingt et un éléments contenait les mêmes quatorze groupes de protéines apparentées, suggérant un schéma directeur ancien et partagé. Cependant, ces éléments ne ressemblent pas aux virus typiques que les scientifiques ont l'habitude de voir. La plupart des virus bactériens ont la forme de minuscules têtards avec une tête et une queue, mais les protéines codées par IME1 ne possèdent pas les marqueurs spécifiques qui définissent ces virus à queue. Au lieu de cela, le code génétique pointe vers une forme totalement différente. Les chercheurs ont découvert que l'un des éléments clés de ces éléments est très similaire à une machine de production d'énergie spécifique trouvée dans les virus bactériens filamenteux, qui sont longs, fins et flexibles. De plus, les éléments codent plusieurs petites protéines conçues pour percer les membranes cellulaires, une caractéristique également présente dans les virus filamenteux et dans certains virus qui infectent les archées, un autre domaine de vie unicellulaire.

Les preuves de ce que sont réellement ces éléments sont venues de l'observation du monde physique, et non seulement du code génétique. Lorsque les chercheurs ont prélevé des échantillons de la culture KB-1 et ont filtré les particules virales, ils ont constaté que ces éléments IME1 étaient le matériel génétique le plus abondant présent. Sous un microscope électronique, les fractions virales ont révélé une mer de particules filamenteuses et allongées. Cette confirmation visuelle, combinée aux indices génétiques, a conduit les chercheurs à proposer que l'IME1 représente une lignée de virus complètement nouvelle. Ils les décrivent comme étant probablement des virus à bourgeonnement à double brin prenant une forme filamenteuse. Bien que l'étude confirme que ces éléments sont largement répandus au sein des bactéries Dehalococcoides et de quelques espèces apparentées du phylum des Chlorofexota, ils semblent être restreints à ce groupe spécifique de bactéries et n'ont pas encore été trouvés ailleurs. Cette découverte élargit notre compréhension du monde viral, montrant que même dans les environnements les plus spécialisés, la nature a fait évoluer des formes de vie virales uniques et abondantes qui opèrent différemment des modèles familiers.