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L’âge des virus

Peut-on dater l’apparition des virus ?

La récente pandémie de COVID-19 est un exemple édifiant de la menace et de la pression constante qu’exercent les virus sur notre santé et notre économie. Cet épisode a éveillé l’intérêt du public pour la virologie.

Les virus sont des objets biologiques non vivants : en effet, ils ne se reproduisent pas d’eux-mêmes, caractéristique nécessaire aux yeux des scientifiques actuels pour parler d’êtres vivants. Mais, paradoxalement, ils sont infectieux car ils parasitent une cellule-hôte en déjouant ses défenses et en la manipulant pour la forcer à produire de nouvelles particules virales (usines à virions) au lieu de se diviser. Les virions sont ensuite excrétés de la cellule-hôte et infectent à leur tour de nouvelles cellules. A l’instar des gamètes chez l’Homme ou des graines chez les plantes, les virions ont pour vocation de disséminer l’information génétique.

L’origine même des virus fait débat parmi les scientifiques. Ils sont souvent définis et classés selon des critères physiques ou génétiques, mais aussi selon les propriétés biologiques de leurs hôtes. Pour étudier leurs origines, la méthode de référence est la phylogénie qui étudie des liens de parenté entre espèces en comparant leurs génomes. Selon les auteurs, cette approche n’est pas adaptée pour étudier l’origine des organismes, en particulier pour les virus, car elle comporte de nombreux biais. Par exemple, on étudie principalement des gènes viraux ayant des homologues chez les cellules-hôtes, ce qui suggère d’emblée que les virus les ont hérités de celles-ci. Les auteurs préconisent plutôt de considérer la manière dont les virus diffusent leur matériel génétique (parasitisme) et préfèrent se focaliser sur des gènes viraux sans équivalents cellulaires.

Certaines théories suggèrent que les acides nucléiques (ADN, ARN) seraient apparus indépendamment des cellules. Puis, les cellules seraient apparues, composées d’une membrane enveloppant les acides nucléiques, formant ainsi des unités vivantes se reproduisant de manière autonome. Une première cellule ancestrale serait apparue puis aurait évolué pour donner LUCA (Last Universal Common Ancestor, environ 3,5 milliards d’années), qui est l’ancêtre commun de toutes les cellules modernes (archées, bactéries et eucaryotes).

Les virus ne pourraient donc pas être apparus avant les cellules au cours de l’évolution car ils les utilisent pour se multiplier. Ils seraient vraisemblablement arrivés avant LUCA car on retrouve dans des virus modernes, qui infectent les cellules des trois mondes du vivant, les eucaryotes (cellules animales et végétales), les bactéries et les archées, des protéines ayant des structures semblables, suggérant une origine commune.

C’est ce qu’on peut représenter schématiquement ainsi :

Selon les auteurs, ces cellules ancestrales étaient déjà capables de parasiter d’autres cellules via la production de vésicules, petit organite que l’on retrouve aujourd’hui dans la communication entre cellules. Les vésicules seraient graduellement devenues capables de répéter le cycle de parasitisme de manière autonome pour finalement devenir des virions. Les usines à virions fonctionnent d’ailleurs comme un « pseudo-noyau » et certains auteurs pensent qu’elles auraient évolué pour donner les noyaux des cellules eucaryotes modernes. Les cellules ancestrales avaient probablement un génome à ARN ainsi que les premiers virus.

Malgré plusieurs scénarios possibles, l’évolution vers les cellules et les virus à ADN reste un mystère. Ce qui fait en revanche consensus, c’est le rôle important des rétrovirus dans l’évolution : ils sont capables de transformer leur génome ARN en ADN pour s’intégrer dans le génome-hôte, comme le fait le VIH. Pour preuve, le génome humain contient environ 8% de gènes rétroviraux ancestraux. Si les virus sont généralement perçus comme des agents nocifs, on sous-estime largement les bénéfices qu’ils apportent au vivant.

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