Functional Genomics of Coccolithophore Viruses

par Antonio Joaquim Pereira Pagarete

Thèse de doctorat en Océanologie biologique

Sous la direction de Colomban de Vargas.

Soutenue en 2010

à Paris 6 .

  • Titre traduit

    Génomique fonctionnel des virus des coccolithophores


  • Résumé

    L’Emiliania huxleyi virus (EhV) est un NCLDV. Il appartient à la famille des virus algaux, les Phycodnaviridae. Il infect Emiliania huxleyi, le coccolithophore le plus abondant dans les océans modernes. Nous avons montré sur une base phylogénétique le transfert de 29 gènes entre le génome d’Emiliania huxleyi et de EhV, notamment 7 gènes impliqués dans la biosynthèse des sphingolipides (SBP). C’est le premier cas patent, dans un système de virus et phytoplancton eucaryotes, de transfert horizontal de multiples gènes d’enzymes liées fonctionnellement. Pour deux des plus importantes enzymes de la SBP, la sérine palmitoyl transférase et la dihydroceramide désaturase, l’étude transcriptomique a permis de définir trois étapes au cours de la formation et de la disparition des blooms de E. Huxleyi, pendant lesquelles on registre une activation progressive des transcrits de coccolithovirus, culminant avec leur contrôle de la SBP au cours des étapes 2 et 3. En utilisant la technique de puce à ADN on a réalisé la première étude transcriptomique globale entre l’hôte le virus au sein d’une communauté océanique naturel. Nos résultats montrent que durant les efflorescences de E. Huxleyi il y a un épisode synchrone de dominance virale qui est clairement visible à travers les signaux transcriptomiques qui en résultent. Parmi les gènes dont la quantité de transcrits augmentent significativement entre la pre et la post dominance virale on a trouvé des fonctions impliquées dans le transfert de l’information génétique, mais aussi des gènes probablement impliqués dans le contrôle post-transitionnel, dans les mécanismes de déplacement intracellulaires, ou même dans le contrôle de l’apoptose.


  • Résumé

    Emiliania huxleyi Virus (EhV) is a giant nucleo-cytoplasmic double stranded DNA virus that belongs to the Phycodnavirus family. It has the capacity to infect Emiliania huxleyi, the most abundant coccolithophore in today’s oceans. Population dynamics of these eukaryotic microalgae is clearly controlled by the severe lytic action of EhV. After an extended bibliographic review on the current knowledge existing on these viruses, we present a series of bioinformatic and experimental analyses conducted to unveil important functional genomic features of the EhV. Evidence for the transfer of 29 genes between E. Huxleyi’s and the EhV genomes is presented. In particular, we investigate the origin of seven genes involved in the unique viral sphingolipid biosynthesis pathway (SBP) encoded in EhV genome. This is the first clear case of horizontal gene transfer of multiple functionally-linked enzymes in a eukaryotic host-virus system. We then focus on a field E. Huxleyi/EhV system from a mesocosm experiment in Norway. The dynamics of expression for two of the most important homologous, host and virus, genes of this pathway, serine palmitoyl transferase and dihydroceramide desaturase is investigated. Three defined transcriptional stages are reported during the bloom, with the coccolithovirus transcripts taking over and controlling the SBP. Finally, host and virus global transcript abundance occurring along the mesocosm experiment was investigated. The majority of the genes that significantly increased in abundance from pre to post viral takeover corresponded to viral sequences for which there is so far no match in the protein databases. Nonetheless, novel transcription features associated with EhV infection were discovered, namely the utilization of genes potentially related to genetic information processing, posttranslational control, intracellular trafficking mechanisms, and control of programmed cell death. As a conclusion, the entire dataset analysed herein is discussed, followed by the potential implications of these findings and future research perspectives in the field of plankton virology.

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  • Détails : 1 vol. (224 p..)
  • Annexes : Bibliogr. p.202-221

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  • Cote : T PARIS6 2010 86
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