Les virus infectant les archées présentent des morphotypes inhabituels et des génomes extrêmement divers. Leur isolation a permis de développer nos connaissances sur la diversité de la virosphère et demeure une piste de recherche primordiale. Durant ma thèse, j’ai isolé et caractérisé de nouveaux virus d'archées et étudié les interactions virus-hôte dans un système modèle bien établi. Des cultures d'enrichissement et des analyses bioinformatiques nous ont permis de décrire de nouveaux virus de crénarchées hyperthermophiles infectant les espèces du genre Pyrobaculum et ainsi de mieux comprendre la diversité architecturale des virus filamenteux. De plus, un provirus a été identifié chez P. oguniense et l’étude de sa réplication a révélé par microscopie électronique des nanostructures pyramidales à la surface des cellules ressemblant à des structures connues de sortie des virions chez des virus de crénarchées. Deux études de protéomique nous ont fourni un aperçu de la dynamique du protéome de Sulfolobus islandicus : l’analyse du protéome de cellules de S. islandicus non infectées a révélé de nombreuses modifications post-traductionnelles, et l’analyse de la régulation des protéines dans des cellules de S. islandicus infectées par le virus SIRV2 a révélé 136 protéines de l'hôte présentant une régulation temporelle significative. L’analyse structurale de SIRV2 a permis d'étudier la résistance des virus crénarchées à des conditions extrêmes et a révélé pour la première fois que la forme A de l'ADN est biologiquement pertinente. Ces résultats ont contribué au développement des connaissances sur la diversité de la virosphère et sur l'évolution des virus d'archées. / Viruses infecting Archaea display unusual morphotypes and highly diverse genomes. Several virus-host systems have emerged enabling the detailed characterization of virus-host interplay in archaea. However, isolation of new archaeal viruses proved to be instrumental for expanding the knowledge on the diversity of the Earth’s virosphere. Therefore, I have focused on two major lines of research: isolation of new archaeal viruses and characterization of the virus-host interactions in a well-established model system. A new Pyrobaculum virus with a unique architecture among DNA viruses was described, expanding our knowledge on the diversity of architectural solutions explored by filamentous viruses. Furthermore, attempts to trigger the replication of a provirus in P. oguninese led to the development of six-fold pyramidal nanostructures on the cell surface, resembling known virion egress structures of archeal viruses. Finally, I focused on the interplay between Sulfolobus islandicus and the rod-shaped virus SIRV2. Two proteomic studies yielded insights into the dynamics and posttranslational modifications (PTMs) of the Sulfolobus proteome. Sulfolobus proteins were found to carry a high degree of PTMs on functionally diverse proteins. The global analysis of the regulation of viral and host proteins in SIRV2-infected S. islandicus cells yielded insights the temporal regulation of host and virus proteins. Structural studies on SIRV2 virion have resulted in the first ever description of A-form DNA being a biologically relevant form of DNA. Together, these results contribute to the knowledge on the diversity of the extant virosphere, and the biology and evolution of archaeal viruses.

Les virus sont les entités biologiques les plus abondantes dans les océans (∼1031 particules). Ils colonisent tous les écosystèmes de la planète y compris les environnements extrêmement acides, chauds et salins, environnements où les archées sont les organismes dominants. Les virus infectant les Crenarchées hyperthermophiles présentent des morphologies exceptionnelles et aussi une très faible proportion de gènes possédant des homologues avec de fonction connue. Parmi ces virus, le virus ATV (Acidianus two-Tailed virus), infecte les archées hyperthermophiles du genre Acidianus. ATV a la propriété unique de présenter un important développement structural complètement indépendante de son hôte, à l'extérieur de celui-Ci. Les virions d'ATV développent de longues queues à chaque extrêmité de sa capside, mais seulement à des températures proches de celles de l'habitat de son hôte, 85°C. Le sujet de ma thèse a porté sur l'étude structurale de protéines du virion d'ATV. J'ai résolu la structure cristalline de la protéine ATV-273, qui possède un nouveau fold α/β. J'ai aussi déterminé la forme de l'enveloppe de cette protéine par SAXS. J'ai montré qu'il est possible de placer deux dimères d'ATV-273, observés dans la structure cristalline, dans cette enveloppe. Ce résultat est aussi en accord avec l'état d'oligomérisation en solution déterminé par chromatographie d'exclusion stérique couplée à la diffusion de la lumière. La fonction de cette protéine reste cependant inconnue. / Viruses are the most abundant biological entity in the oceans (∼1031 particles) and remarkably, viruses populate every ecosystem on the planet including the extreme acidic, thermal, and saline environments where archaeal organisms dominate. The viruses infecting hyperthermophilic Crenarchaea revealed exceptional morphologies and also a very low proportion of genes with recognizable functions and homologues. Among these viruses we find ATV (Acidianus two-Tailed virus). ATV is a virus infecting hyperthermophilic archaea of the genus Acidianus, which has the unique property of undergoing a major morphological development outside and independently of the host cell. Virions develop long tails at each pointed end of the initial lemon-Shaped particle, at temperatures close to those of the host natural habitat, 85 °C. The subject of my thesis has focused on the virion proteins of ATV. I have solved the crystal structure of ATV-273 that revealed a new α/β fold. I have also obtained a SAXS envelope where it is possible to fit two crystal dimers, in agreement with the oligomerization state in solution as determined by size-Exclusion chromatography coupled to multi angle light scattering. The function of this protein, however, could be not determined. Moreover, a negative staining electron microscopy model was obtained for the AAA+ ATPase ATV-618, which belongs to the MoxR familiy and presents sequence high similarity with the AAA-ATase RavA from Escherichia coli K12. I have shown that this thermostable AAA-ATPase enzyme assumes a hexameric ring organisation in the presence of ATP.