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Virus et prophages dans les écosystèmes aquatiques

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Abstract:

In this review, available data on the structure (diversity, abundance, biomass) and functional imprints (bacteriolysis, lysogeny, gene transfers, regulation of prokaryotic diversity) of natural viruses in the context of food webs in aquatic microbial ecology, and the related biogeochemical cycles, are summarized. Viruses are the most abundant, and probably the most diverse, biological entities in aquatic ecosystems and in the biosphere (i.e., viriosphere). Aquatic viruses typically exceed 107 particles/mL in mesotrophic conditions, the majority being represented by phages without tails and by tailed-phages such as members of the family Siphoviridae. Both types of phages have a small capsid and a small genome size, which is considered an evolutionary adaptation to planktonic life. Their contribution to microbial mortality is significant. There is strong evidence that phages exert a significant pressure on the community structure and diversity and on the diversification of potential hosts, mainly through two major pathways: biogeochemical catalysis from lysis products and horizontal gene transfers. In turn, phages are sensitive to environmental factors, both in terms of integrity and of infectivity. Some phages contain typical viral genes that code for biological functions of interest, such as photosynthesis. In general, development in viral ecology is a source of new knowledge for the scientific community in the domain of environmental sciences, but also in the context of evolutionary biology of living cellular organisms, the obligatory hosts for viruses. For example, the recent discovery of a giant virus that becomes ill through infection by another virus (i.e., a viriophage) is fuelling debate about whether viruses are alive. Finally, future research directions are identified in the context of general aquatic ecology, including ecological researches on cyanophages and other phytoplanktonic phages as a priority, primarily in freshwater lakes.

Dans cette revue bibliographique, nous résumons les données acquises sur la structure (diversité, abondance, biomasse) et l’importance fonctionnelle (bactériolyse, lysogénie, transferts de gènes, régulation de la diversité des procaryotes) des virus d’origine naturelle, dans le contexte de la chaîne alimentaire en écologie microbienne aquatique et des cycles biogéochimiques associés. Les virus représentent la plus abondante et, sans doute, la plus diversifiée des entités biologiques présentes dans les écosystèmes aquatiques et dans la biosphère (c.-à-d., la viriosphère). On compte généralement plus de 107 particules virales par millilitre d’eau dans des conditions mésotrophes. La plupart de ces virus est représentée par des phages sans queue et par des phages à queue qui appartiennent principalement à la famille des Siphoviridae. Ces deux types de phages sont de petite taille du point de vue de leur capside et de leur génome, ce qui est considéré comme une adaptation à la vie planctonique. Leur contribution à la mortalité microbienne est significative. Il semble de plus en plus évident que les phages sont des agents exerçant une pression significative sur la structure et la diversité de la communauté et sur la diversification au sein des peuplements hôtes, principalement via deux voies : d’une part, la catalyse biogéochimique liée aux produits de la lyse virale et, d’autre part, les transferts horizontaux de gènes. En retour, les phages sont sensibles aux conditions environnementales, lesquelles conditionnent leur intégrité et leur pouvoir infectieux. Certains phages contiennent des gènes viraux typiques qui codent pour des fonctions biologiques d’intérêt, comme la photosynthèse. En général, l’écologie virale suscite un intérêt croissant dans le cadre des sciences de l’environnement, mais aussi de l’évolution adaptative de la vie cellulaire, support obligatoire de la prolifération virale. Ainsi, la découverte récente d’un viriophage, c’est-à-dire d’un virus infectieux d’un autre virus de plus grande taille, va faire avancer le débat sur la question à savoir si les virus sont des « êtres vivants ». Enfin, les futures orientations de la recherche dans le contexte général de l’écologie aquatique sont identifiées, notamment en ce qui concerne la priorité accordée à l’écologie des cyanophages et autres phages du phytoplancton, principalement dans les lacs dulçaquicoles.

Language: fre

Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 2009

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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