Des fossiles viraux cachés dans l’ADN des plantes révèlent 300 millions d’années d’évolution

Comment retracer l’histoire de virus apparus il y a des centaines de millions d’années ? Une équipe internationale coordonnée par INRAE et le CIRAD apporte une réponse originale en explorant les génomes des plantes à la recherche de véritables fossiles moléculaires viraux.

Au cours d’une infection, des fragments du génome de certains virus peuvent s’intégrer dans les chromosomes de leur hôte et être ainsi transmis de génération en génération pendant des millions d’années. Ces séquences, appelées séquences virales endogènes, constituent de précieuses archives de l’histoire des infections virales. 

L’équipe de recherche s’est intéressée à la famille des Caulimoviridae, qui regroupe des virus de plantes connus pour laisser durablement dans le génome de leurs hôtes des séquences virales endogènes intégrées et conservées au fil de l’évolution. En analysant les génomes de 93 espèces représentatives de l’ensemble des grandes lignées de plantes terrestres, des mousses aux lycopodes¹ et des fougères aux conifères et aux plantes à fleurs, les scientifiques ont identifié plus de 47 000 séquences virales endogènes dérivées des Caulimoviridae. Leur analyse a révélé l’étendue exceptionnelle de la gamme d’hôtes des Caulimoviridae, qui couvre l’ensemble des plantes vascularisées, des lycopodes aux plantes à fleurs. Elle a également montré que la diversité à l’intérieur de cette famille de virus avait été largement sous-estimée jusqu'à présent : pas moins de 35 nouvelles lignées évolutives de Caulimoviridae ont été mises en évidence dans ce travail, dont un groupe viral inédit présent exclusivement chez certains conifères. 

En comparant l’histoire évolutive des Caulimoviridae à celle de leurs plantes hôtes, les scientifiques ont montré que de nombreuses lignées de cette famille virale semblent avoir évolué en parallèle avec les plantes vasculaires pendant plusieurs centaines de millions d’années. Mais cette cohabitation de très longue durée n’a pas suivi un parcours linéaire. Les résultats mettent en évidence une histoire complexe, ponctuée par des changements occasionnels d’hôtes ainsi que par l'extinction de certaines lignées virales. Plusieurs d’entre elles pourraient être associées aux extinctions de masse qui ont bouleversé l’histoire de la Terre, notamment celles survenues à la fin du Permien, il y a environ 252 millions d’années, et à la fin du Crétacé, il y a 66 millions d’années. Ces événements ont profondément remodelé les écosystèmes terrestres en provoquant la disparition d’un grand nombre d’espèces et en ouvrant de nouvelles niches écologiques qui ont pu être colonisées par de nouveaux virus.

Cette étude met en évidence la valeur exceptionnelle des génomes végétaux en tant qu'archives naturelles de l’évolution des virus. L’exploitation des empreintes laissées par d’anciennes infections ouvre une nouvelle fenêtre sur l’élucidation des interactions à très long terme entre les plantes et leurs virus, et celle des mécanismes d’adaptation des virus aux modifications des écosystèmes.

1. Apparus il y a environ 420 millions d’années, les lycopodes forment le plus ancien groupe de plantes vasculaires existant. Ils ont longtemps dominé les forêts de l’ancien monde et comptaient une grande diversité de formes, dont plusieurs espèces arborescentes dépassaient 30 mètres de hauteur. Les extinctions de masse et la compétition avec d’autres groupes de plantes ont fait disparaître ces grands spécimens, et il ne subsiste aujourd’hui que des formes herbacées ne dépassant pas quelques centimètres. Ces espèces modernes sont utilisées comme modèle pour étudier l’évolution des plantes terrestres.