METAGENOMIQUE ET IMPACTS BIOGÉOCHIMIQUES POTENTIELS DES VIRUS OCEANIQUES MONDIALEMENT REPANDUS | Tara, un voilier pour la planète

METAGENOMIQUE ET IMPACTS BIOGÉOCHIMIQUES POTENTIELS DES VIRUS OCEANIQUES MONDIALEMENT REPANDUS

© Fondation Tara Expéditions

Tara Oceans

Simon Roux, Jennifer R. Brum, Bas E. Dutilh, Shinichi Sunagawa, Melissa B. Duhaime, Alexander Loy, Bonnie T. Poulos, Natalie Solonenko, Elena Lara, Julie Poulain, Stéphane Pesant, Stefanie Kandels-Lewis, Céline Dimier, Marc Picheral, Sarah Searson, Corinne Cruaud, Adriana Alberti, Carlos M. Duarte, Josep M. Gasol, Dolors Vaqué, Tara Oceans Coordinators, Peer Bork, Silvia G. Acinas, Patrick Wincker & Matthew B. Sullivan

Nature 537, 689–693 (29 Septembre 2016)
doi:10.1038/nature19366
Publié en ligne le 21 Septembre 2016

Les microbes océaniques contrôlent les cycles biogéochimiques à l’échelle planétaire (1). Cependant, ces cycles sont limités par les virus qui affectent la composition de la communauté, l’activité métabolique et les trajectoires évolutives (2, 3). Compte tenu des difficultés liées à l’échantillonnage et la culture des virus, la diversité virale au niveau du génome demeure peu documentée et insuffisamment étudiée. Moins de 1% des virus observés à la surface des océans sont actuellement connus (4). Dans cette étude, nous assemblons des génomes complets et de larges fragments génomiques des virus de surface et de l’océan profond échantillonnés au cours des expéditions scientifiques Tara Oceans et Malaspina (5, 6) et analysons le fichier de données résultant, « virome des océans planétaires », afin de constituer une carte mondiale des virus à ADN double brin répandus prenant en compte les contextes écologiques et génomiques. Un total de 15 222 populations virales épipélagiques et mésopélagiques ont été identifiées, comprenant 867 groupements viraux – globalement définis comme des groupes au niveau du genre (7, 8). Ces résultats triplent le nombre de populations virales océaniques connues (4) et doublent celui de genres de virus bactériens et archéobactériens candidats (8), fournissant ainsi un échantillonnage quasi complet des communautés épipélagiques à l’échelle de la population et du groupe viral. Nous avons constaté que 38 des 867 groupes viraux étaient localement ou globalement abondants, représentant ensemble près de la moitié des populations virales présentent dans tout échantillon de virome des océans mondiaux. Alors que les deux-tiers de ces groupes représentent des virus récemment identifiés et dépourvus de représentants cultivés, la plupart d’entre eux est susceptible d’être associée informatiquement à des hôtes microbiens dominants et pertinents sur le plan écologique. Nous avons, de plus, identifié 243 gènes métaboliques auxiliaires codés par les virus, parmi lesquels 95 seulement étaient déjà connus. Des analyses approfondies de quatre de ces gènes métaboliques auxiliaires (dsrC, soxYZ, P-II – également connu sous le nom glnB – et amoC) ont révélé que les virus répandus peuvent directement modifier les cycles du soufre et de l’azote de l’océan épipélagique. Ce catalogue viral et ces analyses fonctionnelles constituent une base nécessaire à l’intégration significative des virus dans les modèles écosystémiques, où ils jouent un rôle clé dans le cycle nutritif et les réseaux trophiques.

1. Falkowski, P. G., Fenchel, T. & Delong, E. F. The microbial engines that drive Earth’s biogeochemical cycles. Science 320, 1034–1039 (2008) (Les moteurs microbiens dirigeant les cycles biogéochimiques terrestres)

2. Rohwer, F. & Thurber, R. V. Viruses manipulate the marine environment. Nature 459, 207–212 (2009) (Les virus modifient l’environnement marin)

3. Brum, J. R. & Sullivan, M. B. Rising to the challenge: accelerated pace of discovery transforms marine virology. Nat. Rev. Microbiol. 13, 147–159 (2015) (Se montrer à la hauteur du défi : le rythme accéléré des découvertes transforme la virologie marine)

4. Brum, J. et al. Patterns and ecological drivers of ocean viral communities. Science 348, 1261498 (2015) (Les tendances et les moteurs écologiques des communautés virales océaniques)

5. Karsenti, E. et al. A holistic approach to marine eco-systems biology. PLoS Biol . 9, e1001177 (2011) (Une approche holistique de la biologie des écosystèmes marins)

6. Duarte, C. M. Seafaring in the 21st century: the Malaspina 2010 circumnavigation expedition. Limnol. Oceanogr. 24, 11–14 (2015) (Navigation au XXIe siècle : la circumnavigation de l’expédition Malaspina 2010)

7. Lima-Mendez, G., Van Helden, J., Toussaint, A. & Leplae, R. Reticulate representation of evolutionary and functional relationships between phage genomes. Mol. Biol. Evol. 25, 762–777 (2008) (Représentation réticulée des relations évolutives et fonctionnelles entre les génomes phagiques)

8. Roux, S., Hallam, S. J., Woyke, T. & Sullivan, M. B. Viral dark matter and virus-host interactions resolved from publicly available microbial genomes. eLife 4, 1–20 (2015) (Matière noire virale et interactions virus-hôte résolues au moyen des génomes microbiens accessibles au public)

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