Eucaryogenèse virale - Viral eukaryogenesis
L'eucaryogenèse virale est l' hypothèse selon laquelle le noyau cellulaire des formes de vie eucaryotes a évolué à partir d'un grand virus à ADN dans une forme d' endosymbiose au sein d'un archéon méthanogène ou d'une bactérie . Le virus a ensuite évolué vers le noyau eucaryote en acquérant des gènes du génome de l' hôte et en usurpant finalement son rôle. L'hypothèse a été proposée par Philip Bell en 2001 et a été popularisée par la découverte de grands virus à ADN complexes (tels que Mimivirus ) capables de biosynthèse de protéines . Des preuves récentes à l'appui incluent la découverte que, lors de l'infection d'une cellule bactérienne , le bactériophage géant 201Phi2-1 (du genre Phikzvirus ) assemble une structure semblable à un noyau qui sépare les protéines en fonction de leur fonction. Cette structure de type noyau et ses propriétés clés ont été trouvées conservées dans les phages apparentés.
L'hypothèse de l'eucaryogenèse virale a enflammé le débat de longue date sur la question de savoir si les virus sont des organismes vivants . De nombreux biologistes ne considèrent pas les virus comme vivants, mais l'hypothèse postule que les virus sont à l'origine du mécanisme génétique de l'ADN partagé par tous les eucaryotes vivants aujourd'hui (et peut-être aussi celui des procaryotes ).
Les critiques de la théorie soulignent que les similitudes entre les virus à ADN et les noyaux peuvent être considérées comme des preuves soit de l'eucaryogenèse virale, soit de son inverse, la viriogénèse nucléaire : que les virus à ADN eucaryotes complexes pourraient provenir de noyaux infectieux.
Hypothèse
L'hypothèse de l'eucaryogenèse virale postule que les eucaryotes sont composés de trois éléments ancestraux : un composant viral qui est devenu le noyau moderne ; une cellule procaryote (un archéon selon l' hypothèse de l' éocyte ) qui a fait don du cytoplasme et de la membrane cellulaire des cellules modernes ; et une autre cellule procaryote (ici bactérie ) qui, par endocytose , est devenue la mitochondrie ou chloroplaste moderne .
En 2006, des chercheurs ont suggéré que la transition des génomes à ARN à ADN s'était d'abord produite dans le monde viral. Un virus à base d'ADN peut avoir fourni un espace de stockage à un ancien hôte qui avait précédemment utilisé de l'ARN pour stocker ses informations génétiques (un tel hôte est appelé ribocellule ou ribocyte). Les virus peuvent avoir initialement adopté l'ADN comme moyen de résister aux enzymes dégradant l'ARN dans les cellules hôtes. Par conséquent, la contribution d'un tel nouveau composant peut avoir été aussi importante que la contribution des chloroplastes ou des mitochondries . Suivant cette hypothèse, les archées, les bactéries et les eucaryotes ont chacun obtenu leur système d'information ADN à partir d'un virus différent. Dans l'article original, il s'agissait également d'une cellule à ARN à l'origine des eucaryotes, mais finalement plus complexe, présentant un traitement de l'ARN . Bien que cela contraste avec l'hypothèse plus probable des éocytes de nos jours, les virus semblent avoir contribué à l'origine des trois domaines de la vie (« hypothèse hors virus »). Il a également été suggéré que la télomérase et les télomères , aspects clés de la réplication des cellules eucaryotes , ont des origines virales. De plus, les origines virales du noyau eucaryote moderne peuvent avoir reposé sur de multiples infections de cellules archéennes portant des précurseurs mitochondriaux bactériens avec des virus lysogènes . L'hypothèse de l'eucaryogenèse virale décrit un modèle d'évolution eucaryote dans lequel un virus, similaire à un virus de la variole moderne , a évolué en un noyau via l'acquisition de gènes à partir d'espèces bactériennes et archéennes existantes. Le virus lysogène est alors devenu le centre de stockage de l'information pour la cellule, tandis que la cellule a conservé ses capacités de traduction génique et de fonctionnement général malgré l'entrée du génome viral. De même, l'espèce bactérienne impliquée dans cette eucaryogénèse a conservé sa capacité à produire de l'énergie sous forme d' ATP tout en transmettant une grande partie de son information génétique à ce nouvel organite à noyau viral . On émet l'hypothèse que le cycle cellulaire moderne , dans lequel la mitose , la méiose et le sexe se produisent chez tous les eucaryotes, a évolué en raison des équilibres atteints par les virus, qui suivent typiquement un modèle de compromis entre infecter autant d'hôtes que possible et tuer un hôte individuel par prolifération virale. En théorie, les cycles de réplication virale peuvent refléter ceux des plasmides et des lysogènes viraux . Cependant, cette théorie est controversée et des expérimentations supplémentaires impliquant des virus archéens sont nécessaires, car ils sont probablement les plus similaires sur le plan de l'évolution aux noyaux eucaryotes modernes.
L'hypothèse de l'eucaryogenèse virale indique le cycle cellulaire des eucaryotes, en particulier le sexe et la méiose, comme preuve. On sait peu de choses sur les origines de l'ADN ou de la reproduction dans les cellules procaryotes ou eucaryotes. Il est donc possible que des virus aient été impliqués dans la création des premières cellules de la Terre. Le noyau eucaryote contient un ADN linéaire avec des séquences terminales spécialisées, comme celle des virus (et contrairement aux génomes bactériens, qui ont une topologie circulaire) ; il utilise le coiffage de l'ARNm et sépare la transcription de la traduction . Les noyaux eucaryotes sont également capables de réplication cytoplasmique. Certains gros virus ont leur propre ARN polymérase dirigée par l'ADN . Des transferts de noyaux « infectieux » ont été documentés chez de nombreuses algues rouges parasites . Une autre preuve à l'appui est que l' appareil de coiffage m7G (impliqué dans le découplage de la transcription de la traduction) est présent à la fois chez Eukarya et Mimiviridae mais pas chez Lokiarchaeota qui sont considérés comme les plus proches parents archéens d'Eukarya selon l' hypothèse des Eocytes (également étayée par l'analyse phylogénétique de la voie de coiffage m7G ).
Implications
Un certain nombre de préceptes dans la théorie sont possibles. Par exemple, un virus hélicoïdal avec une enveloppe bilipide ressemble nettement à un noyau cellulaire très simplifié (c'est-à-dire un chromosome d'ADN encapsulé dans une membrane lipidique). En théorie, un gros virus à ADN pourrait prendre le contrôle d'une cellule bactérienne ou archéenne. Au lieu de se répliquer et de détruire la cellule hôte , elle resterait à l'intérieur de la cellule, surmontant ainsi le dilemme de compromis généralement rencontré par les virus. Avec le virus contrôlant la machinerie moléculaire de la cellule hôte, il deviendrait effectivement un noyau fonctionnel. Grâce aux processus de mitose et de cytokinèse , le virus recruterait ainsi la cellule entière en tant que symbiote, une nouvelle façon de survivre et de proliférer.
Voir également
Les références
Lectures complémentaires
- Durzyńska J, Goździcka-Józefiak A (octobre 2015). « Des virus et des cellules entrelacés depuis l'aube de l'évolution » . Revue de virologie . 12 : 169. doi : 10.1186/s12985-015-0400-7 . PMC 4609113 . PMID 26475454 .
- Hendrickson HL, Poole AM (2018). "Les routes du collecteur vers un noyau" . Frontières en microbiologie . 9 : 2604. doi : 10.3389/fmicb.2018.02604 . PMC 6212462 . PMID 30416499 .
- Forterre P, Gaïa M (juin 2016). « Les virus géants et l'origine des eucaryotes modernes ». Opinion actuelle en microbiologie . 31 : 44-49. doi : 10.1016/j.mib.2016.02.001 . PMID 26894379 .
- Forterre P (avril 2006). « L'origine des virus et leurs rôles possibles dans les transitions évolutives majeures ». Recherche de virus . 117 (1) : 5-16. doi : 10.1016/j.virusres.2006.01.010 . PMID 16476498 .