Genoscope : Un surprenant groupe viral émerge des océans

En explorant les données massives de séquençage des métagénomes dans les échantillons de plancton marin récoltés par Tara Oceans, le centre national de séquençage Genoscope a fait la découverte inattendue d’un nouveau phylum de virus géants, les mirusvirus, aux caractéristiques encore jamais observées chez les virus eucaryotes.

Depuis près de 15 ans, les échantillons de plancton* collectés par l’expédition Tara Oceans à travers les mers du monde livrent leurs lots de découvertes. Le laboratoire Genoscope (CEA/CNRS/Université Évry Paris-Saclay) participe à cette aventure scientifique, en séquençant et analysant l’ADN des communautés d’organismes présentes dans les échantillons, par la méthode dite de « métagénomique »**.

En 2023, les analyses métagénomiques ont dévoilé l’ADN d’un nouveau groupe de virus infectant les organismes planctoniques unicellulaires à la surface des océans (« protistes »).
Nommés « mirusvirus » par les scientifiques, ces micro-organismes à double chaîne d’ADN combinent les caractéristiques des virus géants récemment découverts et des virus de l’herpès présents chez l’homme et les animaux. Les premiers résultats ont révélé un lien entre ces deux lignées ancestrales, supposées distinctes et suggéré que les ancêtres des herpèsvirus, aujourd’hui spécifiques du règne animal, infectaient autrefois des protistes marins.

Deux ans plus tard, dans une publication parue le 28 novembre 2025 dans Nature Microbiology, le Genoscope, l’Institut Pasteur, et le CNRS révèle un phylum complet : le second grand phylum de virus géants eucaryotes.
Les auteurs ont en effet détecté plus de 21 000 séquences caractéristiques de ces mirusvirus dans des milliers d’assemblages métagénomiques provenant essentiellement des milieux aquatiques (marins et eaux douces), mais aussi de sédiments, biofilms, sols, pergélisols, eaux souterraines et même de quelques échantillons animaux. Ces virus jusqu’à présent inconnus sont donc omniprésents et jouent probablement un rôle biologique et écologique majeur.

L’analyse de ces assemblages métagénomiques a permis de caractériser 1 202 génomes de mirusvirus, tous de grande taille, certains atteignant plus de 500 000 paires de bases. L’étude met en évidence une caractéristique inédite chez les grands virus eucaryotes : de nombreuses lignées de mirusvirus ne possèdent plus les gènes nécessaires à la réplication et à la transcription virales dans le cytoplasme.
Ces pertes massives indiquent que ces virus dépendent entièrement du noyau de leur hôte pour se multiplier : un mode de vie radicalement différent de celui des virus géants connus, assujettis au cytoplasme.

Les mirusvirus depuis 2023 : d’un groupe énigmatique à un phylum viral complet, au rôle probablement majeur dans les écosystèmes aquatiques

Une autre caractéristique majeure des mirusvirus est l’abondance dans leur génome d’introns, notamment d’introns dits « spliceosomiques » (pris en charge par la machinerie cellulaire du spliceosome), semblables à ceux des microorganismes eucaryotes. Ces introns portent des séquences d’endonucléases, donc sont sûrement actifs et capables de se propager dans le génome viral.

En nombre parfois supérieur à 200, ces introns sont concentrés dans des gènes structuraux clés du virus (codant pour la capside, la queue…), ce qui favorise probablement leur propagation lors de co-infections avec des mirusvirus ne possédant pas d’introns.

Les scientifiques de Genoscope et des équipes associées formulent l’hypothèse d’une propagation massive des introns qui aurait entraîné la perte progressive des fonctions virales essentielles au maintien d’une multiplication cytoplasmique et qui aurait ainsi contribué à la transition cytoplasme-noyau.

Ce processus aurait conduit à des lignées totalement dépendantes du noyau, sans possibilité de retour en arrière.

En conclusion

En découvrant les mirusvirus et en explorant leurs génomes, Genoscope et ses partenaires ont révélé un nouveau phylum de virus géants qui figure parmi les virus à ADN les plus abondants et les plus actifs dans les milieux marins et les eaux douces. Les protistes présents à la surface des océans en sont un réservoir majeur.
Vecteurs de la propagation d’introns, les mirusvirus pourraient jouer un rôle déterminant dans la diversification génétique des communautés microbiennes au sein des écosystèmes aquatiques, vitaux pour l’homme et essentiels à la régulation des cycles biogéochimiques de la planète tels que le climat.

De nombreuses questions restent posées.
Quel rôle écologique précis jouent-ils ?
Sont-ils présents dans d’autres écosystèmes que les écosystèmes aquatiques ?

* En savoir plus sur le plancton : Le plancton regroupe l’ensemble des organismes aquatiques qui dérivent passivement avec les courants, en ayant des capacités absentes ou limitées de nage à contre-courant. Cela représente des millions d’espèces différentes, depuis les virus, bactéries, organismes unicellulaires, jusqu’aux algues microscopiques, petits crustacés, larves de poissons… Ils constituent la base de la chaîne alimentaire des océans, produisent la moitié de l’oxygène que nous respirons et participent à l’équilibre du climat de la planète.

** En savoir plus sur la métagénomique : Quand la génomique ne s’applique pas à un, mais à toute une communauté d’organismes dans son environnement naturel (« méta » génomique), elle découvre un écosystème entier dans toute sa complexité. La métagénomique permet d’étudier, de manière globale et en une seule analyse, l’ADN de tous les micro-organismes présents dans un milieu, comme l’eau, le sol, notre propre corps… C’est le cas du plancton océanique prélevé par l’expédition Tara Océans ou encore de notre flore intestinale. En alliant séquençage à haut débit et outils bio-informatiques, la méthode révèle des milliers de gènes nouveaux dont on découvre progressivement les fonctions et met au jour des espèces jusqu’alors inconnues. Pour l’expédition Tara Oceans, la métagénomique a permis de découvrir l’univers complexe du plancton, en analysant les fragments d’ADN issus de toute la communauté d’organismes présente dans chaque échantillon d’eau de mer. Cependant, en analysant globalement l’ADN, une telle approche rend difficile l’identification et l’étude individuelle des espèces présentes, notamment pour les génomes complexes de grande taille comme ceux des espèces eucaryotes.