Soutenance de thèse de Said MOUGARI

Les virophages sont des virus satellites-like qui dépendent de la co-infection de leur cellule hôte avec un virus géant pour se multiplier. Ils sont actuellement classés dans la famille des Lavidaviridae (large-virus dependent or associated viruses). Les virophages sont des petits virus de capside icosaédrique d’un diamètre allant de 50 à 75 nm. Leur génome est composé d’ADN double brin dont la longueur varie de 17 à 30 kilos paires de bases et qui code pour quelques dizaines de gènes putatifs. Le parasitisme des virophages peut être délétère pour leurs virus géants associés. De même, il a été proposé que ces hyperparasites jouent un rôle écologique potentiel en régulant la dynamique des populations microbiennes dans les écosystèmes. Dans la première partie de cette thèse, toutes les données actuelles concernant la découverte, l’isolement et la diversité, le cycle de réplication, l’origine, l’implication dans différents systèmes de défense viraux et cellulaires, ainsi que la classification et la définition des virophages, ont été regroupées dans une revue de littérature scientifique. La deuxième partie de ce travail reporte l’identification et la description de nouveaux virophages isolés à partir de différents types de prélèvements environnementaux. Le premier virophage décrit dans cette partie est nommé Guarani, et ceci en utilisant un système d’isolement précédemment décrit. Ce système se base sur l’utilisation d’un virus géant rapporteur afin de propager le virophage. Dans le cadre de cette partie, j’ai aussi mené un deuxième projet qui a abouti à l’isolement d’un nouveau virophage détecté précédemment par métagénomique. La troisième partie de ce travail se focalise sur les interactions entre les virophages d’un côté et leurs virus géants et cellules hôtes de l’autre côté. Cette section se divise en deux projets. Le premier concerne le développement d’un protocole de transformation génétique des virus géant afin d’étudier du système MIMIVIRE. Ce système a été proposé comme mécanisme de défense utilisé par les mimivirus du groupe « A » contre le virophage Zamilon. Les travaux réalisés dans cette partie confirment le rôle crucial de la séquence MIMIVIRE dans le mécanisme d’interférence et mettent le point sur l’importance fonctionnelle de l’intégrité structurelle de cette séquence. Le deuxième projet dans cette section apporte des connaissances innovantes au domaine des virophages en décrivant, pour la première fois, un phénomène d’expansion de la gamme d’hôte chez un virophage. Durant ce projet, j’ai pu identifier le mécanisme génétique impliqué dans ce phénomène. De plus, les résultats trouvés soulignent un impact majeur de cette adaptation en montrant que le virophage est devenu non seulement capable de se répliquer avec son nouveau virus hôte mais aussi d’abolir complètement sa morphogénèse. Cet effet sur le virus a permis de sauver la population cellulaire de la lyse, proposant ainsi un intérêt écologique potentiel de ce travail. La dernière partie de ma thèse se base sur l’étude de la classification puis l’identification et la caractérisation de nouveaux virus géants. Cette partie est constitué de deux projets principaux réalisés en collaboration. En effet, dans le premier projet, nous avons proposé la création d’un nouveau genre appelé Tupanvirus au sein de la famille des Mimiviridae. Cette proposition a pour but d’accommoder les caractéristiques distinctes de deux virus géants isolés récemment par coculture sur amibe et qui ont été appelés Tupanvirus Deep Ocean et Tupanvirus Soda Lake. Enfin, le deuxième projet décrit l’isolement et la caractérisation d’un nouveau virus géants appelé Yasminevirus. Ce dernier est le deuxième virus géant isolé et cultivé du groupe des Klosneuvirinae. Yasminevirus est aussi le premier membre de ce groupe isolé par une technique de coculture.

Virophages are satellite-like viruses that require the presence of a giant virus co-infecting their host cell with to replicate. They are currently classified in the family Lavidaviridae (large-virus dependent or associated viruses). Virophages are small icosahedral viruses with a capsid diameter ranging from 50 to 75 nm. Their genome is composed of a double-stranded DNA, which length varies from 17 to 30 kilobase pairs and that encodes a few dozen putative genes. In most cases, virophage parasitism seems to be deleterious for their associated giant viruses. Furthermore, it has been proposed that these hyper-parasites play a potential ecological role by regulating the dynamics of microbial populations in ecosystems. In the first section of this thesis work, we presented in the form of a review, an update of all the knowledge regarding virophage discovery, isolation and diversity, replication cycle, origin, involvement in viral and cellular host-defense systems, as well as their classification and definition. The second section reports the identification and the description of new virophages found in different types of environmental samples. The first virophage described in this part was named Guarani. Given the absence of a giant virus host in the sample in which the virophage was detected, Guarani has been propagated using a previously described strategy based on the use a helper giant virus. As part of this section, I also conducted a second project that let to the isolation of a new virophage previously detected by metagenomics. The third section of this thesis focuses on the study of interactions between virophages with their giant viruses and host cells. This section is divided into two projects. The first concerns the development of a protocol of genetic manipulation of giant viruses to study the MIMIVIRE system. Indeed, MIMIVIRE has been proposed as a mechanism of defense that protects mimiviruses belonging to lineage « A » from Zamilon virophage. The results presented in this part confirm the crucial role of MIMIVIRE in the interference mechanism. We additionally highlighted the functional role of the structural integrity of the MIMIVIRE sequence in the process of resistance to Zamilon. The second project in this section present innovative data to the virophage field by describing, for the first time, a host range expansion in a virophage. I was also able to identify the genetic component (the host range mutation) of this mechanism. Moreover, the results presented in this study highlight a relevant impact of this host adaptation by demonstrating that the virophage not only acquired the ability to replicate with a new virus host but also to completely abolish its morphogenesis. This effect on the host virus has allowed the virophage to rescue the host cell population from lysis, thus emphasizing a potential ecological interest of our study. The last section of my thesis is based on the study of classification and then the identification and characterization of new giant viruses. This part consists of two main projects carried out in collaboration with other colleagues. In the first project, we have proposed the creation of a new genus within the family Mimiviridae. The purpose of this proposition was to allocate the distinct features of two new giant viruses recently isolated by coculture on amoebae, that are, Tupanvirus Deep Ocean and Tupanvirus Soda Lake. Finally, the last project describes the isolation of the characterization of a new giant virus named Yasminevirus. This virus is the second isolated and cultivated giant virus from the group of Klosneuvirinae and is the first isolated using a coculture procedure.