Soutenance de thèse de Khalil GEBALLA -KOUKOULAS

Le premier virus géant, Acanthamoeba polyphaga mimivirus, a été dé-couvert en 2003. Ce virus appartient au phylum des Nucleocytovirico-ta. Ce groupe anciennement dénommé « Nucleocytoplasmic Large DNA Viruses » (NCLVD), contient un grand nombre de membres très di-verses. Les virus de ce groupe se caractérisent par un génome de grande taille, ce qui leur vaut la dénomination de « virus géants ». La technique de co-culture virus-amibe a ouvert la voie à la caractéri-sation de nouveaux Nucleocytoviricota. A ce jour, plusieurs dizaines de membres de cette famille ont été décrits. Certains d'entre eux infectent des protistes aquatiques ou encore des mammifères. Ces virus ont été classés en dix familles taxonomiques. L’une d'entre elles est nommée Asfaviridae et fait l'objet de cette étude. Jusqu'en 2015, « African Swine Fever Virus » (ASFV) responsable de la peste porcine africaine, était le seul membre de la famille des Asfavi-ridae. Cependant, des changements importants ont été apportés dans les méthodes d'isolement des virus, par l'équipe de l'IHU, ce qui a con-duit à la découverte et à la caractérisation de nouveaux virus apparte-nant à cette famille. L'un de ces changements concerne les méthodes de co-culture : la cellule hôte appartenant au genre Acanthamoeba a été remplacée par une autre amibe, Vermamoeba vermiformis. En 2019, le groupe des Asfarviridae a été redéfini comme "extended As-farviridae". Comme à son origine, il comprend les virus du genre ASFV mais aussi Pacmanvirus, Abalone Asfavirus-like virus, les virus de genre Kaumoebavirus et de genre Faustovirus ainsi que les Asfarvirus dont le génome a été assemblé à partir de données métagénomiques (MAG). L’utilisation de Vermamoeba vermiformis comme hôte, a per-mis l’isolation des Kaumoebavirus et des Faustovirus. Dans cette thèse, je présente tout d'abord une synthèse sur les virus infectant Vermamoeba vermiformis. Ensuite, j’explore la diversité génétique et l'évolution du clade des As-farviridae, par des approches bioinformatiques. Six nouveaux génomes appartenant au genre Faustovirus mais aussi, un nouveau génome appartenant aux Kaumoebavirus, et un nouveau génome appartenant aux Pacmanvirus ont été séquencés par l'équipe de l'IHU et annotés par moi-même. La comparaison génomique entre les souches virales a révélé deux ca-ractéristiques uniques. Premièrement, l'organisation et l'évolution du gène de la protéine de la capside majeure au travers des Kaumoebavi-rus et des Faustovirus sont caractérisés par un grand nombre d'introns qui ont été gagnés et perdus selon un processus nommé « birth-and-death ». Deuxièment, le génome de Kaumoebavirus pré-sente un biais important dans le brin d’ADN impliqué dans la trans-cription des gènes. En effet, les régions codantes pour des protéines (ORFs) sont pour les deux tiers du génome sur le même brin. Cette dernière qui n'est pas observée chez les autres membres du clade des Asfarviridae. Nous suggérons que ce biais a été induit par une origine unique putative de réplication de l'ADN située près de l'extrémité du génome, ce qui confère une force sélective favorisant les gènes posi-tionnés sur le brin principal. Puis, une étude de génomique comparative de tous les génomes dispo-nibles de la famille des Asfarviridae a été réalisée. Cette analyse révèle un phénomène de « genes-gang » : groupes de gènes non apparentés qui se maintiennent de manière colinéaire dans tous les génomes de la famille.

The first giant virus was discovered in 2003 after Acanthamoeba polyphaga mimivirus was described. This virus belongs to the phylum Nucleocytoviricota, a group of large and highly diversified viruses formerly referred to as the Nucleocytoplasmic Large DNA Viruses (NCLVD). The massive size of these viruses has categorized them as "giant viruses." The technique of virus-amoeba co-culture paved the way for novel Nucleocytoviricota characterization. Until nowadays, several tens of members of Nucleocytoviricota have been described; some of them infect aquatic protists or mammals. They have been classified into ten taxonomic families; one of them is named Asfaviridae and is the focus of this work. Until 2015, African Swine Fever Virus (ASFV) was the only member of the Asfaviridae family. However, significant changes were made by the IHU team in the methods to isolate viruses, which led to the discovery and characterization of new viral species in this family. One of these changes was the substitution of the Acanthamoeba host cell used in co-culture assay by another amoeba: Vermamoeba vermiformis. In 2019, Asfarviridae was renamed into "extended Asfarviridae" and comprised beside ASFV, Pacmanviruses, Abalone Asfavirus-like virus, Kaumoebaviruses, and Faustoviruses as well as Metagenome-Assembled Genome (MAG) Asfarviruses. Kaumoevaviruses and Faustoviruses were isolated using Vermamoeba vermiformis as a host bait. In this dissertation, I first present a review study on the viruses infecting Vermamoeba vermiformis. Then I used bioinformatic approaches to explore the genetic diversity and evolution of the extended Asfarviridae clade. Six genomes of Faustoviruses, one genome of Kaumoebavirus, and one genome of Pacmanvirus were newly sequenced by the IHU team and annotated by myself. Genomic comparison between the viral strains revealed two unique features. First, the organization and evolution of the Major Capsid protein gene in Kaumoebavirus and Faustovirus is characterized by a large number of introns that were gain and lost according to a birth-and-death process. Second, the Kaumoebavirus genome exhibited a significant gene strand bias over two-thirds of genome length, a feature not seen in the other members of the "extended Asfarviridae" clade. We suggest that this gene strand bias was induced by a single putative origin of DNA replication located near the genome extremity that imparted a selective force favoring the genes positioned on the leading strand. Lastly, a comparative genomics study of all available genomes of the extended Asfarviridae family was performed, revealing so-called "gene gangs," which are groups of unrelated genes that maintain a collinear order in all genomes of the family. Lastly, I investigated the origin of ASVF virulence genes across the extended Asfarviridae family.