Fièvre nocturne chez une microalgue marine

Les algues vertes marines unicellulaires sont présentes dans le monde entier et jouent un rôle dans la production d'oxygène et la fixation du dioxyde de carbone. L'algue Ostreococcus tauri est représentative de ces espèces, et comme d'autres, elle est sensible à l'infection par de gros virus à ADN.  La présence de virus qui peuvent lyser ces algues, est un facteur important de contrôle des populations d'algues marines. 
Les chercheurs ont cultivé des algues hôtes au cours d'un cycle alterné lumière/obscurité de 12 heures, dans des conditions où la division cellulaire de l'hôte se produit habituellement à la transition jour/nuit, peu de temps après la réplication de l'ADN de la cellule (en fin de la journée). Dans ces conditions, la croissance des cellules hôtes est partiellement synchronisée, comme observé en mer dans les populations d'algues.

Afin d'analyser l'infection lytique en détail, les chercheurs ont utilisé les connaissances acquises précédemment sur les génomes complets de l'hôte et du virus pour examiner l'expression de gènes viraux dans des cultures saines ou infectées au cours d’une cinétique s’échelonnant sur plus d'une journée complète.

Étonnamment et contrairement aux travaux antérieurs en lumière continue où la lyse des cellules hôtes a commencé huit heures après l'infection, les chercheurs ont constaté que la transcription des gènes viraux demeure relativement faible pendant les onze premières heures de la phase lumineuse, lorsque l'énergie de la photosynthèse est disponible, mais qu'elle augmente rapidement après la tombée de la nuit. Durant la nuit, de nombreux gènes viraux sont transcrits, certains paraissant remplacer les fonctions métaboliques de l'hôte précédemment exprimées dans la journée, tels que les gènes impliqués dans le traitement de l'ARN ou la synthèse des protéines, tandis que d'autres gènes viraux exprimés sont très probablement impliqués dans la réplication des génomes viraux. Au cours de la nuit, l'infection virale est amplifiée, et environ 4 % des gènes de l'hôte sont surexprimés par rapport aux témoins non infectés. Ces gènes sont les plus susceptibles de répondre aux besoins de l’amplification virale, tandis que la plupart des autres gènes de l'hôte demeurent à des niveaux d’expression comparables à la culture contrôle. Un groupe de gènes impliqués dans l'utilisation des nitrates montre des fluctuations de niveau de transcription remarquables au cours du cycle viral, d'abord réprimés, puis induits le jour et enfin fortement réprimés la nuit.

Au cours des 3 heures qui précèdent la lyse des cellules hôtes, la transcription des gènes de l'hôte devient proportionnellement plus élevée, probablement parce que le virus a terminé son cycle de développement, mais aussi parce qu'une petite partie des cellules hôtes est probablement devenue résistante au virus.

Ces observations soulèvent plusieurs questions à propos du cycle viral. Pourquoi la transcription et la réplication des gènes viraux sont-elles retardées si longtemps? Pourquoi y a-t-il des changements aussi importants dans l’expression des gènes qui sont nécessaires à l'utilisation des nitrates? Comment se produit la réplication du génome viral? Comment le mécanisme viral de la résistance est-il activé? Des cycles semblables sont-ils observés dans les milieux naturels, produisant plus de particules libres à l'aube?

En savoir plus

• Prasinovirus Attack of Ostreococcus Is Furtive by Day but Savage by Night.

  Derelle E, Yau S, Moreau H, Grimsley NH. J Virol. 2017 Nov 29. pii: JVI.01703-17. doi: 10.1128/JVI.01703-17.