IMPLICATIONS ECOLOGIQUES ET BIOGEOCHIMIQUE DES GLYCOSIDASES ASSOCIEES AUX VIRUS MARINS – CALYpSO

CALYpSO conduira au rapprochement de virologistes, écologistes, (bio)chimistes et bioinformaticiens afin explorer les polysaccharidases virales pour mieux comprendre comment les virus impactent le fonctionnement de l’océan à l’échelle globale. Cette approche multidisciplinaire et intégrée s’articulera autour de 4 axes de recherche: (1) identifier la diversité fonctionnelle et génétique de ces enzymes, (2) déterminer comment ces enzymes influencent les traits de vie des virus, (3) évaluer l’implication de ces activités sur la biodisponibilité de MOD pour les communautés bactériennes, (4) déterminer la contribution relative des virus et des bactéries dans la dégradation des polysaccharides dans l’océan.

Les premières étapes du projet ont permis de montrer que les polysaccharidases associées au virus marins n'ont pas d'homologues dans les banques de données actuelles. Ces observations suggèrent que ces enzymes sont probablement de nouvelles molécules potentiellement intéressante en biotechnologie.

Pour les 3 prochaines années, le consortium scientifique va s'attacher à:
(1) caracteriser biochimiquement les enzymes associées aux virus de façon a comprendre leur régulation par les facteurs environnementaux
(2) comprendre l'impact des activités virales sur la disponibilité de polysaccharides pour la boucle microbienne
(3) déterminer la contribution relative des virus et des bactéries dans la dégradation des polysaccharides dans l’océan.

Mocaër P.Y. and Baudoux A-C. 2017. Les virus au service de l’écologie marine. Accepted in Virologie

Nicolas Baker. 2017. Le royaume des virus (Dossier la richesse des océans). Carnets de Sciences – La revue du CNRS. Vol 2.

Les virus constituent un forçage majeur pour le fonctionnement et l’évolution des écosystèmes marins. En infectant et tuant par lyse cellulaire une large fraction de la communauté planctonique, les virus influencent profondément la diversité microbienne et les cycles biogéochimiques à l’échelle globale. Aujourd’hui, il est devenu évident que la lyse virale représente un flux de carbone majeur dans l’océan. Il n’existe pourtant aucune information sur la nature des mécanismes moléculaires qui conditionnent et qui régulent les interactions virales dans l’océan. En conséquence, bien que l’importance des virus est sans équivoque, leurs activités ne sont pas inclues dans les modèles de prédiction climatique. L’identification de ces mécanismes moléculaires est aujourd’hui essentielle pour comprendre et prédire comment les virus impactent l’océan actuel et futur. CALYpSO propose d’explorer l’implication d’enzymes, les polysaccharidases, dans la régulation des activités virales et leurs conséquences sur la biogéochimie océanique.
Les polysaccharidases, quasi-inexplorées chez les virus marins, interviennent dans l’étape initiale du cycle d’infection de nombreux virus de pathogènes environnementaux. Ces molécules confèrent aux virus la faculté de transpercer la couche de polysaccharides excrétée à la surface de leurs hôtes, leur permettant ainsi d’accéder à leur récepteur membranaire. Récemment, nous avons mis en évidence des enzymes similaires associées aux virus marins. Il est donc probable que la nature des polysaccharidases d’un virus détermine son spectre d’hôte et que la durée de vie de ces enzymes soit directement liée à la perte de virulence des virus. Par ailleurs, nous avons observé que ces enzymes ne catalysaient pas seulement la dégradation des polysaccharides attachés à la surface des hôtes, mais aussi celle des polysaccharides excrétés dans le milieu ambiant sous forme de MOD. La dégradation de ces composés est attribuée aux procaryotes qui, en retour, conditionnent le fonctionnement de la boucle microbienne et ainsi les flux de matière dans l’océan. Les virus contribuent-ils à ces processus de dégradation ? Les polysaccharidases conférèrent-elles aux virus des fonctions encore ignorées à ce jour ?
CALYpSO conduira au rapprochement de virologistes, écologistes, (bio)chimistes et bioinformaticiens afin explorer les polysaccharidases virales pour mieux comprendre comment les virus impactent le fonctionnement de l’océan à l’échelle globale. Cette approche multidisciplinaire et intégrée s’articulera autour de 4 axes de recherche: (1) identifier la diversité fonctionnelle et génétique de ces enzymes, (2) déterminer comment ces enzymes influencent les traits de vie des virus, (3) évaluer l’implication de ces activités sur la biodisponibilité de MOD pour les communautés bactériennes, (4) déterminer la contribution relative des virus et des bactéries dans la dégradation des polysaccharides dans l’océan.
Nous anticipons que cette approche innovante et originale devrait générer de nouvelles connaissances fondamentales sur les mécanismes fonctionnels des virus marins, notamment sur la régulation des processus d’infection. Plus intéressant encore, notre étude pourrait révéler que les virus sont impliqués dans la dégradation de la matière organique, un processus écologique majeur qui n’ait attribué qu’aux bactéries, à ce jour. La stratégie proposée est donc essentielle pour une meilleure compréhension des implications écologiques et biogéochimiques des virus marins. A terme, ces connaissances permettront d’affiner les modèles mathématiques pour prédire le climat de notre Planète. Enfin, nous suspectons que la découverte de nouvelles polysaccharidases devrait permettre d’enrichir le catalogue d’enzymes existantes, de produire de nouvelles séries d’oligosaccharides et, finalement, de résoudre la structure des polysaccharides. Cette approche très fondamentale pourrait également offrir une perspective de valorisation des enzymes.