Les virus ne sont pas toujours des ennemis

2018/03/01 Etxebeste Aduriz, Egoitz - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

Ils sont très petits et très simples, avec très peu d'informations génétiques, mais ils sont capables de faire des choses étonnantes et pas toujours pour le mal. Ils ont été des stimuli importants de l'évolution, et dans de nombreux cas, nous découvrons qu'il apporte à l'hôte certaines capacités et avantages. En ces temps où grâce aux nouvelles technologies nous connaissons mieux les virus, il semble que nous leur devons bien plus que les maladies.
Inflammation. ED. : Cynthia Goldsmith, Brian W.J. Mahy, Luanne H. Elliott/Uscdcp.

«Un morceau d’acide nucléique entouré de mauvaises nouvelles», c’est ainsi que le virus a été défini par le prix Nobel Peter Medawar. Ce n'est pas la définition la plus concrète, mais c'est un bon exemple de notre vision des virus, ou celle que nous avons eue pendant de nombreuses années. « À première vue, nous ne les voyons pas très bien : elles produisent des maladies, certaines très graves, 15 % des cancers peuvent être causés par des virus, etc. », explique le microbiologiste de l’Université de Navarre, Ignacio Lopez-Goñi. « Mais en approfondissant davantage le monde des virus, vous réalisez que c’est un monde passionnant. Les virus sont probablement beaucoup mieux que ce que nous pensons.”

«Il faut penser qu’il y a un grand nombre de virus dans le monde, on calcule autour de 10 31 et que de ces millions et millions seulement quelques-uns sont pathogènes», explique Miren Basaras Ibarzabal, microbiologiste de l’UPV. « Par conséquent, beaucoup peuvent être hypothétiques bénéfiques. Mais nous ne savons toujours pas ce que font la majorité.»

Il est de plus en plus clair que les virus ont joué un rôle important dans l'évolution de la vie. En fait, « les virus sont des systèmes capables d'échanger des informations génétiques entre les cellules », affirme Lopez-Goñi. « Il est souvent question de savoir si les virus sont des êtres vivants et je ne sais pas y répondre, mais sûrement dès les premiers moments de la genèse de la vie il y avait des virus là-bas et ont servi à augmenter la diversité génétique. Les virus sont le moteur de l’évolution.»

Atteindre l'évolution

Il y a beaucoup d'indices dans notre génome. Le génome est entaché de séquences virales appelées rétrovirus endogènes. Ils sont considérés comme des fragments d'ADN de ceux qui ont été des virus. Ainsi, 8% de notre génome pourrait provenir de virus. En général, ils ont déjà perdu la capacité de créer des virus, mais ils peuvent avoir beaucoup d'autres fonctions. Certains nous offrent une résistance à d'autres virus et beaucoup d'autres sont des régulateurs de nos gènes.

De plus en plus de données montrent qu'un virus de ce type a pu développer la chaux si importante pour les mammifères. En instaurant l'embryon dans l'utérus, certaines cellules de l'embryon commencent à former de la chaux. Parmi ces cellules, celles qui touchent directement l'utérus produisent une protéine appelée syncytine. Il est indispensable pour le développement correct de la relation ou de la frontière entre les tissus de la mère et ceux de l'embryon. Car le gène de la cytine est presque égal au gène env des virus. Les virus emploient la protéine codant ce gène pour fusionner la cellule hôte avec la membrane.

Les ravages attaquent une bactérie. ED. : Graham Beards/CC-BY-SA.

Récemment, une autre étude a montré que ce type de rétrovirus endogènes peut également être clé dans l'évolution du système immunitaire. Et des exemples similaires sont constamment retirés. Par exemple, au début de l'année, deux groupes de recherche ont publié que certains des microbescopes utilisés pour envoyer des informations du neurone au neurone sont en fait très similaires aux virus. Ces microbescules, qui portent à l'intérieur la protéine Arc, ont pu constater que la souris génère des connexions entre neurones qui affectent la mémoire à long terme. Eh bien, le gène Arc est très proche du gène gag utilisé par les virus pour former la psychose.

Virus amis

Il est clair en partie que nous sommes grâce aux virus. « Nous voyons aussi que les virus confèrent directement à l’hôte certaines capacités. Par exemple, dans les bactéries, nous savons depuis longtemps que certaines toxines sont produites par des virus. Et il y a des exemples similaires dans les plantes et les animaux », explique Lopez-Goñi.

Ignacio López Goñi. Professeur de microbiologie et de virologie à l'Université de Navarre et auteur du blog microBIO.

Peu de plantes peuvent pousser dans les terres chaudes qui entourent les geisers de Yellowstone. En revanche, l'herbe dichanthelium lanuginosum est habituel dans ces zones. Cette herbe est colonisée par un champignon tout en étant infecté par un virus. Car la symbiose entre les trois est indispensable pour que l'herbe vive sur des terrains proches de 50ºC. Et en créant de la symbiose entre ce champignon infecté par le virus et les tomates et d'autres plantes en laboratoire, ils ont vu qu'ils acquièrent la capacité de vivre dans des terres très chaudes (jusqu'à 60ºC).

Même l'un des plus grands ennemis de nos pommiers, le tranchant fragile (la plante Dysaphis), est accompagné d'un virus. En infectant les virus, les poux développent les ailes. Les poux ailés sont plus petits et présentent moins de fécondité que les non-infectés, mais une plus grande capacité d'expansion. Le virus passe d'un site à l'autre à travers la plante. Ne pouvant se reproduire dans les cellules de la plante, il y aura très peu de virus dans la plante et les poux sans ailes se multiplieront à pleine vitesse. Comme il augmente, cependant, augmente la possibilité d'infecter les poux avec des virus dans la plante. Ainsi, quand il y aura trop de chiffons dans l'usine, les poux ailés qui pourront aller chercher une autre branche ou plante seront créés à nouveau.

Microbiome également virus

Les humains ont aussi beaucoup de virus. Nos intestins, par exemple, sont pleins de virus. “Le microbiome fait beaucoup de recherches et nous savons que les bactéries ont un rôle important, mais il semble que dans ce microbiome le virome est également très important”, a expliqué Basaras. «Par exemple, on a vu que si l’équilibre du virome est perdu, des maladies inflammatoires intestinales apparaissent.»

Regardez Basaras Ibarzabal. Professeur de microbiologie à l'Université du Pays Basque.

Beaucoup de virus que nous avons dans l'intestin sont les ravages, les bactériophages, les virus des bactéries, et ils peuvent contribuer à réguler les populations de bactéries intestinales, ainsi que de réguler certains gènes de bactéries importantes pour notre digestion. « On a également vu que certains ravages peuvent moduler ou stimuler la réponse immunitaire, par exemple en aidant à créer des anticorps », explique Basaras.

En plus des intestins, en général, les muqueuses du corps sont très riches en dégâts. Dans nos muqueuses dentaires, par exemple, il y a 40 fois plus de virus que dans la peau des dents. C'est la première ligne de défense contre les bactéries envahissantes dans la muqueuse nasale, bouche, yeux, tout le tube digestif et même poumon. Les tissus du poumon humain ont grandi dans le laboratoire et ont vu que dans cette ligne défensive les virus sont essentiels. Le tissu normal, et le tissu qui avait réduit au silence les gènes pour former la muqueuse (sans muqueuses), croissaient et en ajoutant les bactéries ils ont observé que les cellules des deux tissus mouraient la même chose, que la muqueuse ne faisait rien. Les dégâts antibactériens ont ensuite été introduits avant les bactéries, auquel cas l'avantage de la muqueuse était énorme. En outre, ils ont vu que les ravages contiennent des molécules comme anticorps pour saisir les molécules de la muqueuse. Cela suggère une coévolution de la muqueuse et des ravages.

Les muqueuses sont très fréquentes chez les animaux et dans les muqueuses de toutes les espèces animales analysées, de grandes quantités de ravages ont été trouvés. Ils sont un bon exemple de symbiose entre animaux et virus.

Plus que Phagos

Mais il semble que, en plus des ravages, d'autres virus peuvent également apporter des avantages. La souris a observé que lorsque les bactéries intestinales sont endommagées (par antibiotiques, par exemple), les norovirus remplissent leurs fonctions bénéfiques, contribuant, entre autres, au maintien de la structure normale de l'intestin et du système immunitaire. La souris a également observé que certains virus aident à combattre d'autres pathogènes. L'herpesvirus gamma augmente la résistance aux bactéries Listeria monocytogenes et Yersinia pestis. Et les lymphocytes NK, très importants dans le système immunitaire, grâce aux virus latents herpesvirus, acquièrent les cellules infectées par le virus et les armes toxiques qu'ils utilisent pour tuer les cellules tumorales.

Les mammifères féériques sont presque le même gène qu'ils emploient des virus pour fusionner avec la membrane d'invité. Grâce à ce gène, nous produisons la chaux. ED. : Fred Murphy, Sylvia Whitefield/USCDCP.

D'autre part, les effets des coinfections peuvent être intéressants, comme l'a expliqué Lopez-Goñi: « Lorsque vous avez parfois une infection de virus, un second virus peut aggraver les choses, mais aussi vice-versa. Certains virus peuvent se protéger des infections avec d'autres virus, agissant sur le système immunitaire. »

Bien que le GBV-C ralentisse légèrement le système immunitaire, il ne produit pas de maladies. Au contraire, il peut être un avantage car il ralentit également considérablement l'infection à VIH. Et même s'il y a moins de données, il semble que cela arrive aussi dans le cas d'Ebola. « Ce genre de questions, nous devons apprendre peu à peu », affirme Lopez.

Nous avons appris avec des bactéries, bien que beaucoup soient pathogènes, beaucoup d'autres sont bénéfiques et même essentiels à notre santé. Et il semble que nous avons le même chemin avec les virus, même s'il est plus lent. “Les bactéries sont plus faciles à rechercher, de sorte qu'ils ont fait des recherches beaucoup plus. Le principal problème est la difficulté à détecter les virus. Toutes les bactéries possèdent une zone propice dans le génome pour une détection facile avec des techniques de séquençage: Zone 16S RNA. Il n'y a pas de virus. Beaucoup a été améliorée, beaucoup de techniques de diagnostic ont été développées, mais il est nécessaire d'approfondir davantage. Nous savons de plus en plus, mais nous manquons beaucoup.»

« Cela change beaucoup ces dernières années, et avec les nouvelles technologies que nous avons, les virus prennent la place qu’ils n’avaient pas jusqu’à présent », explique Lopez-Goñi. Il y a beaucoup à étudier et à découvrir. Mais, comme le dit Basaras, « il faut penser que nous sommes composés de plusieurs micro-organismes, bactéries et virus, et que tous ont un rôle ». Oui, il semble que nous sommes aussi des virus.

Domestication de virus
Les virus, par leurs caractéristiques intrinsèques, sont très intéressants pour différents usages. Par exemple, les ravages pourraient être un bon traitement contre les infections bactériennes. Ce n’est pas nouveau : il y a cent ans, Félix D’Herell, qui a donné son nom aux ravages, les a utilisés pour soigner la dysenterie et la colère. Et la fagothérapie a été très utilisée dans les années 30. Mais ensuite, les antibiotiques sont apparus et avec leur succès les ravages ont été oubliés, sauf dans la région de la Russie. « Maintenant, vu qu’il y a des problèmes avec la résistance des antibiotiques, d’importants groupes ont commencé à enquêter aux États-Unis, au Canada, etc. », explique Miren Basaras. « La phagothérapie a beaucoup de problèmes et de limitations, mais il y a là une intéressante voie de recherche », affirme Ignacio Lopez-Goñi. « En plus de l’utilisation directe des ravages, on peut étudier comment ceux-ci agissent contre les bactéries. »
La transformation de virus pour nos besoins est également relativement simple. « Les virus introduisent naturellement des informations génétiques dans une cellule. Car nous pouvons manipuler cette information pour mettre ce que nous voulons », affirme Lopez-Goñi. C'est le cas de la transformation génétique d'organismes, la création de cellules souches induites, l'édition du génome par la technique CRISPR et la génétique en général. « Pour la geneterapia sont employés semblables aux adenobirus par leurs caractéristiques. De nombreuses recherches sont menées pour corriger les gènes défectueux à travers les virus. Aux États-Unis, il existe déjà des protocoles approuvés pour traiter l’hémophilie et les résultats obtenus sont encourageants », a expliqué Basaras.
Virus herpès simplex. Ces virus sont quelques-uns de ceux qui testent contre les tumeurs. ED. : Fred Murphy, Sylvia Whitefield/USCDCP.
Et dans la lutte contre les tumeurs, il y a de plus en plus de tests avec des virus. Les virus oncologiques peuvent connaître les cellules tumorales et les détruire directement. Ou ils peuvent être utilisés pour aider le système immunitaire à combattre la tumeur. « Il est testé avec des cancers qui répondent mal aux autres traitements. Il y a beaucoup à étudier, mais c’est un chemin assez illusionnant », affirme Lopez.
Ils peuvent également être utiles en nanotechnologie. Par exemple, vous pouvez utiliser la capacité d'auto-assemblage de virus pour créer des nanostructures. « Les protéines de Kapside se lient spontanément pour former des structures aussi stables que possible », explique López-Goñi. Ainsi, le virus de mosaïque de tabac est employé dans la construction de nanotubes. Et dans ce sens, la transformation des virus peut également générer de nouveaux matériaux. De plus, « beaucoup de virus peuvent apprendre de l’organisation d’éléments pour former des structures stables – ajoute Lopez-Goñi – pour des applications comme la nanotechnologie, le design ou même l’architecture ».