Des virus qui parasitent des virus géants qui infectent une cellule : des interactions complexes décryptées

Les virophages, des virus de virus…

Les virus sont souvent considérés comme les parasites ultimes. Pourtant, certains virus géants infectant des eucaryotes unicellulaires peuvent eux-mêmes être parasités par de plus petits virus, les virophages. Ces derniers utilisent l’usine virale, un organite transitoire formé par le virus géant dans le cytoplasme de la cellule infectée, pour assurer leur propre réplication. Ce phénomène constitue un cas d'hyperparasitisme, où un parasite est lui-même parasité. De plus, certains virus géants et virophages transportent dans leurs particules des molécules d’ADN sous forme d’épisomes appelées transpovirons. Ce système forme ainsi un réseau d'interactions complexes, mettant en jeu une cellule hôte, un virus géant, un virophage et un transpoviron. 

Des expériences d’infection contrôlées pour comprendre les mécanismes sous-jacents

Comment s’effectue la régulation de l’expression génique de chaque partenaire au cours de l’infection, et comment cette régulation est-elle modifiée par la présence des autres ? Pour répondre à ces questions, les scientifiques ont mis en œuvre une série d’expériences d’infection en introduisant successivement les différents acteurs. Ils ont d’abord étudié l’infection de l’hôte amibien Acanthamoeba castellanii par le virus géant megavirus chilensis. Ils ont ensuite procédé à des co-infections avec le virophage zamilon vitis, le transpoviron mvtv, et les deux en même temps. Le transcriptome, c’est-à-dire l’ensemble des ARN messagers, de chaque partenaire a été analysé par séquençage, permettant de suivre l'évolution de l'expression génique au cours du cycle infectieux.

Un fascinant théâtre de parasites imbriqués

Ces analyses, publiés dans la revue Nature Communications, ont révélé que l’infection par le virus géant induit une profonde altération du transcriptome de la cellule hôte, affectant près de la moitié de ses gènes. Bien que la majorité soit réprimée, certains sont au contraire activés, permettant au virus de remodeler le métabolisme cellulaire pour favoriser sa propre réplication.

La co-infection par le virophage modifie significativement l’expression de plus d’un quart des gènes du virus géant, la plupart étant réprimés, suggérant que les deux virus entrent en compétition pour la machinerie de transcription. Cet effet est cependant transitoire, sans impact significatif sur la production finale de particules du virus géant.

Cette étude révèle également que la présence du virophage induit la surexpression de facteurs de transcription codés dans le génome du virus géant. C’est là qu’intervient le dernier partenaire, le transpoviron. Il exploiterait ces modifications pour surexprimer ses propres gènes.

Ce système quadripartite illustre la complexité des interactions entre virus, hôtes et éléments génétiques mobiles. L’amibe, hôte de ces virus, étant elle-même un pathogène opportuniste, nous sommes confrontés à un fascinant théâtre de parasites imbriqués.

Figure : Image en microscopie électronique d’une cellule d’Acanthameoba castellanii co-infectée par le virus géant megavirus chilensis et le virophage zamilon vitis
Au centre de l'image, en gris foncé, on distingue l’usine virale, une structure présente dans le cytoplasme de la cellule où ont lieu la réplication virale et la production de nouvelles particules de virus géants (flèches noires) et de virophages (flèches blanches).

En savoir plus :
Complex transcriptional regulations of a hyperparasitic quadripartite system in giant viruses infecting protists.
Bessenay A, Bisio H, Belmudes L, Couté Y, Bertaux L, Claverie JM, Abergel C, Jeudy S, Legendre M.
Nature Communications. 9 octobre 2024. DOI : 10.1038/s41467-024-52906-1.