Une microalgue réécrit-elle l’ADN viral pour se défendre ?

Des traces de virus conservées dans le génome

Les mutations sont souvent présentées comme des erreurs qui surviennent au hasard lorsque l’ADN est copié, abîmé ou réparé. Certaines modifications du matériel génétique résultent pourtant de l’action de protéines spécialisées. Chez l’être humain, de telles protéines peuvent, par exemple, multiplier les mutations dans le transcriptome d’un virus et contribuer ainsi à l’inactiver.

Dans une étude publiée dans PNAS, des scientifiques se sont intéressés à Bigelowiella natans, une microalgue marine unicellulaire. Son génome porte les traces d’anciennes infections : il contient notamment le génome intégré d’un virus géant, long d’environ 200 000 nucléotides, les unités qui composent l’ADN, ainsi que des fragments de génomes de virophages, des virus qui infectent les virus géants.
Pour observer les mutations qui apparaissent au fil des générations, les scientifiques ont suivi l’évolution de lignées d’accumulation de mutations de cette microalgue. Dans la majeure partie de son génome, le taux de mutation est comparable à celui d’autres organismes unicellulaires, comme la levure. Deux régions d’origine virale font cependant exception.

Des mutations nombreuses, localisées et présentant une signature spécifique

Dans ces deux régions, le taux de mutation atteint jusqu’à 1 000 fois celui mesuré dans le reste du génome. Les changements observés présentent aussi une signature particulière. Alors que les mutations spontanées tendent généralement à remplacer plus fréquemment des paires de nucléotides G-C par des paires A-T, la tendance est ici inverse : des paires A-T deviennent des paires G-C.
Cette combinaison d’un très grand nombre de mutations, concentrées dans des séquences d’origine virale et qui présentent une signature inhabituelle, suggère qu’un mécanisme pourrait modifier ces régions de façon ciblée. Il agirait sur l’ADN intégré au génome de la microalgue. Son fonctionnement reste toutefois à découvrir, tout comme son éventuel rôle dans la défense contre les virus.
Ces résultats soulèvent une question plus large : les mécanismes qui modifient le matériel génétique viral sont-ils apparus plusieurs fois au cours de l’évolution, ou héritent-ils d’un système de défense très ancien ? L’étude de microalgues appartenant à des groupes encore peu explorés, comme B. natans, pourrait aider à retracer l’histoire des défenses antivirales.

Figure : Représentation de deux parties du génome de B. natans, avec en bleu clair les séquences virales intégrées. Les mutations apparues au cours de l’expérience d’accumulation de mutations sont indiquées par les flèches et les barres noires. Les mutations dans le génome du virus géant intégré sont de type TA vers TG, un spectre de mutation très particulier par rapport aux autres mutations.

En savoir plus : Mettrop L, Lipzen A, Mirambeau G, Barry K, Grigoriev IV, Piganeau G, Krasovec M. Hypermutability of integrated sequences of viral origin in a chlorarachniophyte. Proc Natl Acad Sci U S A. 2026 Aug 4;123(31):e2612999123. doi: 10.1073/pnas.2612999123. Epub 2026 Jul 28. PMID: 42520123; PMCID: PMC13438467.