Ecole Doctorale
Sciences de la Vie et de la Santé
Spécialité
Biologie-Santé - Spécialité Maladies Infectieuses
Etablissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
virus géant,génomique,biologie moléculaire,phylogénie,
Keywords
giant virus,genomic,molecular biology,phylogeny,
Titre de thèse
Études génomiques, évolutives et fonctionnelles des virus géants associés aux amibes
Genomic, evolutive and functional studies of giant viruses associated with amoebae
Date
Vendredi 26 Novembre 2021 à 8:00
Adresse
IHU - Méditerranée Infection, 19-21 Boulevard Jean Moulin, 13005 Marseille Amphithéatre
Jury
Directeur de these |
M. Anthony LEVASSEUR |
Aix-Marseille Université |
Rapporteur |
M. Patrice MORAND |
Université Grenoble Alpes |
Rapporteur |
M. Bruno POZZETTO |
Université de Saint-Etienne |
Examinateur |
Mme Giovanna MOTTOLA |
Aix-Marseille Université |
Résumé de la thèse
Une révolution dans le monde viral est actuellement en cours avec la découverte des virus géants qui repoussent grâce à leurs caractéristiques uniques, la frontière de la virologie. Jusqualors insoupçonné, les principales caractéristiques des virus géants se distinguent par la taille exceptionnellement importante de leurs particules virales, ainsi que de leur génome composé dune grande richesse génique. Ces caractéristiques ont contribué à la déconstruction de la définition historique du virus. Le développement et lamélioration des stratégies disolations de ces virus ainsi que lutilisation des dernières techniques de séquençage a permis la multiplication des découvertes montrant une grande diversité de tailles, de formes, décosystème et dinteractions avec leur hôte. Ils sont classifiés au sein du phylum des Nucleocytoviricota où ils forment plusieurs sous-familles parmi les autres grands virus à ADN nucléo-cytoplasmiques tels que les Poxviridae ou Phycodnaviridae. Lobjectif de la thèse est dexplorer la diversité des virus géants et leurs différents mécanismes en sappuyant dune part sur les outils bio-informatiques et dautre part sur la validation expérimentale et ce, afin de mieux comprendre leur biologie. La génomique nous a ainsi permis danalyser plusieurs familles virales. La première famille étudiée est celle des marseillevirus, deuxième famille de virus géants découverte et la deuxième plus importante en termes de nombre de virus décrits. Laccessibilité des données génomiques nous a permis de poursuivre lanalyse de leur contenu génétique en particulier leur pangénome composé du core génome (gènes partagés par lensemble des virus de cette famille) et du génome accessoire (gènes uniques ou partagés par quelques individus). Les résultats ont dévoilé un pangénome large et ouvert contenant un grand nombre de gènes codant pour des fonctions inconnues. Par la suite, nous nous sommes intéressés aux Tupanvirus, membres de la famille des mimivirus, dont deux souches ont été isolées : Tupanvirus soda lake et Tupanvirus deep ocean. La dégradation des ARN ribosomaux de lhôte amibien uniquement lors dune infection avec Tupanvirus soda lake nous a donné lopportunité détudier le mécanisme impliqué grâce à des approches in silico (analyses bioinformatiques) et in vitro (inhibition génique). La comparaison génomique des deux virus a permis de mettre en évidence une enzyme (une RNase T2) potentiellement responsable de cette dégradation dont limplication a été confirmée par des expériences dinhibition. Dans un dernier volet de ces travaux, la découverte dun nouveau virus géant nommé Clandestinovirus nous a donné lopportunité de décrire un deuxième membre de la nouvelle famille des Medusaviridae. Lanalyse de son cycle viral a révélé une entrée et une réplication du virus dans le noyau de son hôte. Cette singularité nous a poussé à investiguer plus amplement son génome en particulier son contenu génique. Les résultats ont mis en évidence la présence des quatre histones et de lhistone de liaison pouvant former le nucléosome ainsi que la présence de protéines en lien avec le fonctionnement des mitochondries et du contrôle du cycle cellulaire. Ces résultats suggèrent fortement une manipulation de lamibe par Clandestinovirus à son propre avantage. Pour finir, les échantillons anciens sont des sources dinformations sur lévolution des différentes familles de virus géants. Nous avons profité de la disponibilité de données métagénomiques du contenu intestinal de la momie Ötzi pour rechercher des séquences de virus géants dans ces échantillons. Les résultats ont démontré la présence de séquences de virus géants soulignant limportance de ne pas négliger les virus géants dans la diversité du virome humain.
Thesis resume
A revolution in the viral world is currently underway with the discovery of giant viruses that are pushing back the frontiers of virology with their unique characteristics. Until now unsuspected, the main characteristics of giant viruses are the exceptionally large size of their viral particles, as well as their genome composed of a large number of genes. These characteristics have contributed to the deconstruction of the historical definition of the virus. The development and improvement of isolation strategies for these viruses, as well as the use of the latest sequencing techniques, has led to an increasing number of discoveries showing a great diversity of sizes, shapes, ecosystems, and interactions with their host. They are classified in the phylum Nucleocytoviricota where they form several subfamilies among other nucleocytoplasmic large DNA viruses such as Poxviridae or Phycodnaviridae. The objective of the thesis is to explore the diversity of giant viruses and their different mechanisms by relying on both bioinformatic tools and experimental validation to better understand their biology. Thus, genomics has been used to analyze several viral families. The first one studied is the Marseilleviridae family, the second-largest family of giant viruses discovered and the second largest in terms of the number of viruses described. The accessibility of genomic data allowed us to pursue the analysis of their genetic content, in particular their pangenome composed of the core genome (genes shared by all viruses of this family) and the accessory genome (unique genes or genes shared by a few individuals). The results revealed a large and open pangenome containing a large number of genes coding for unknown functions. Then, we focused on Tupanviruses, members of the mimivirus family, from which two strains have been isolated: Tupanvirus soda lake and Tupanvirus deep ocean. The degradation of ribosomal RNA of the amoebal host only during infection with Tupanvirus soda lake gave us the opportunity to study the mechanism involved through in silico (bioinformatics analysis) and in vitro (gene inhibition) approaches. The genomic comparison of the two viruses allowed us to identify an enzyme (an RNase T2) potentially responsible for this degradation, whose involvement was confirmed by inhibition experiments. In the final part of this work, the discovery of a new giant virus named Clandestinovirus gave us the opportunity to describe a second member of the new family of Medusaviridae. The analysis of its viral cycle revealed an entry and a replication of the virus in the nucleus of its host. This singularity led us to further investigate its genome, in particular its gene content. The results highlighted the presence of the four histones and the linker histone that can form the nucleosome as well as the presence of proteins related to the functioning of mitochondria and the control of the cell cycle. These results strongly suggest a manipulation of the amoeba by Clandestinovirus to its own advantage. Finally, ancient samples are sources of information on the evolution of the different families of giant viruses. We took advantage of the availability of metagenomic data from the intestinal contents of the mummy Ötzi to search for giant virus sequences in these samples. The results demonstrated the presence of giant virus sequences underlining the importance of not neglecting giant viruses in the diversity of the human virome.