Les chercheurs de gènes à la recherche de la vie cachée dans les sources chaudes
Les produits génétiques issus de virus se sont souvent avérés utiles pour des applications en laboratoire, plus précisément pour le traitement de l’ADN et de l’ARN. Quatorze instituts de recherche et laboratoires commerciaux de huit nations différentes ont collaboré au sein du projet Virus-X à la recherche de nouveaux gènes pouvant être ajoutés à cette boîte à outils. «Les gènes des virus restent encore l’espace séquentiel le moins exploité à étudier», affirme Arnthor Ævarsson, coordinateur du projet Virus-X. «Il y a un grand réservoir de gènes que nous n’avions pas vus auparavant.» Pour trouver de nouveaux gènes, les chercheurs ont prélevé des échantillons d’eau, jusqu’à des dizaines de litres à la fois, issus de sites océaniques en Norvège et de sources chaudes en Géorgie, en Islande et au Japon. Ces endroits ont été choisis en raison du fait que les enzymes qui fonctionnent à des températures élevées conviennent souvent à des applications en laboratoire. Des échantillons ont également été prélevés dans des sites océaniques à la recherche d’enzymes actives à des températures inférieures. Tous les échantillons ont été recueillis par le biais d’une série d’étapes de filtration afin de concentrer la proportion de gènes bactériens et viraux avant que ce matériel ne soit séquencé. «Le concept fondamental de notre approche est que nous n’utilisons pas des méthodes conventionnelles pour tenter de cultiver des virus en laboratoire», met en avant Arnthor Ævarsson, une étape qui demanderait l’identification et la culture de bactéries hôtes. «À la place, nous isolons les séquences génétiques à partir des échantillons environnementaux par une approche métagénomique.» Cette étape est particulièrement importante, car une partie des gènes découverts sont associés à la radiation de phylums candidats, un grand groupe mystérieux de bactéries qui ne peut pas être cultivé en laboratoire, et dont on obtient des informations uniquement par le biais de cette approche métagénomique. Une fois que les échantillons de gènes viraux ont été séquencés, un puissant logiciel est utilisé pour reconstituer ces fragments en séquences cohérentes d’ADN et d’ARN. Les séquences génétiques d’intérêt sont identifiées et épissées dans les bactéries afin de synthétiser les protéines qu’elles codent. «Nous avons tenté d’en produire des quantités suffisantes en vue de déterminer la structure tridimensionnelle à l’aide de la cristallographie aux rayons X», poursuit Arnthor Ævarsson, chercheur au laboratoire indépendant Matis en Islande. «Une fois que nous aurons cela, nous avons bien plus de possibilités de découvrir sa fonction en effectuant une comparaison structurelle avec des enzymes connues.» Les résultats sont encore à l’étude, bien que l’équipe ait déjà fait plusieurs découvertes significatives qui sont en cours de publication. Toutefois, ils n’ont fait qu’effleurer la surface, car ils ont seulement étudié plusieurs centaines de gènes sur les quelque 50 millions existants. «Nous avons encore cette mine d’or à examiner», explique Arnthor Ævarsson. Cette entreprise de 8 millions d’euros, décrite par Arnthor Ævarsson comme son projet «de rêve», a été entièrement financée par le programme Horizon 2020 de l’UE. «Ce soutien s’est avéré absolument essentiel, il n’est pas possible de mettre en place un projet de cette échelle et ambition sans le financement approprié», ajoute-t-il. «C’est un long processus, auquel beaucoup de personnes participent avec différents types d’expertise à tous les niveaux.» Certains des produits génétiques identifiés par le projet Virus-X sont déjà en cours de développement pour leur utilisation commerciale, et il est probable qu’ils soient commercialisés dans les prochaines années. Pour Arnthor Ævarsson, cependant, l’émotion réside dans la recherche: «Il y a tellement de territoire dans le virome que nous n’avons jamais observé», conclut-il. «C’est comme découvrir de nouveaux pays que personne n’a visités auparavant.»
Mots‑clés
Virus-X, gène, Islande, source, bactéries, viral, virome, métagénomique, candidats, phylums, radiation
