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Lors de premières expériences, il semblait que le virus appelé VP882 était en train de faire quelque chose d’impossible pour une chose qui n’est ni une bactérie, ni même techniquement vivante: intercepter des messages moléculaires échangés par sa bactérie hôte et les lire pour déterminer le meilleur moment d’annihiler toute la colonie bactérienne.

Un phage ayant une tactique inimaginable

«En tant que scientifiques, cela nous est tout simplement inimaginable», déclare Bonnie Bassler, biologiste moléculaire à l’Université de Princeton. «Nous étions ravis et sceptiques en même temps. C’était presque trop beau pour être vrai.»
Cela s’est avéré non seulement vrai pour le VP882; mais Bassler a appris qu’il existait une famille de virus (un sous-groupe des bactériophages, ou simplement des « phages ») infectant les bactéries, qui écoutent avec précision les communications moléculaires de leurs hôtes avec d’autres bactéries. Cela signifie que le déclencheur de destruction du VP882 pourrait être facilement manipulé pour cibler n’importe quelle bactérie, indique Bassler, ouvrant ainsi la possibilité que ce virus soit transformé en une machine à tuer idéale pour les agents pathogènes.
En 2009, des scientifiques de Taïwan ont découvert le VP882 dans une bactérie liée au choléra. La bactérie « a probablement rendu quelqu’un malade », explique Bassler, et en enquêtant sur la maladie, « des chercheurs ont découvert ce virus. Ils l’ont séquencé et déposé dans un référentiel [d’ADN]. »
Lorsque Justin Silpe, étudiant de troisième cycle de Bassler, a découvert le virus dans cette base de données, il recherchait un gène codant pour un récepteur d’une molécule particulière appelée DPO. Le choléra et les bactéries qui y sont associées utilisent cette molécule à des fins appelées «détection de quorum», une sorte de «discours» chimique que les bactéries utilisent pour déterminer combien de leurs semblables sont à proximité.
Lorsqu’un hôte détecte une concentration élevée de molécules détectant le quorum dans son environnement, c’est comme si les bactéries entendaient un grand volume de bavardage dans une pièce. «Cela leur dit qu’ils ont assez de voisins pour avoir un comportement collectif», explique Bassler. Elle et Silpe avaient espéré trouver le récepteur de la DPO dans d’autres types de bactéries que le choléra. Au lieu de cela, il est apparu dans le VP882. «La détection de quorum est supposée concerner les bactéries. Mais ici, c’était sur un génome viral », note-t-elle. « Nous nous demandions qu’est-ce que ce virus a fait?  »
Quand ils ont mené des expériences avec le VP882, Silpe a remarqué que, dans une colonie de bactéries de choléra sans DPO, le phage et les bactéries coexistaient pacifiquement. Mais «nous avons clairement remarqué que lorsque nous avons ajouté du DPO, les cellules sont mortes», dit-il. « Cela indiquait clairement que le phage les tuait. » Pour confirmer que le signal de détection du quorum était bien le déclencheur de la destruction, Silpe a muté le récepteur DPO sur le VP882 et a montré que les phages mutés ne tuaient pas les bactéries.
Si le virus détecte suffisamment de DPO, cela signifie qu’un « buffet » est à proximité; cela signifie que le VP882 commencera à détruire sa bactérie hôte et à enverra des copies d’elle-même dans sa colonie. Sinon, le VP882 se repose tranquillement et attend que la bactérie se reproduise. «C’est une stratégie merveilleuse et insidieuse», déclare Bassler. « Cela permet au phage de trouver de manière optimale sa prochaine victime. »

Un phage espion

Cette découverte à propos de VP882 est «très intrigante», déclare Mark Mimee, biologiste au Massachusetts Institute of Technology (MIT), qui n’a pas participé à cette étude. «Cela évoque cet espion phage qui écoute vraiment ses bactéries et choisit le moment opportun pour frapper.» L’un des aspects les plus intrigants de cette découverte a été la façon dont Bassler et Silpe ont pu créer l’ingénierie génétique du VP882. La plupart des phages vivent à l’intérieur du nucléoïde d’une bactérie hôte (un vaste enchevêtrement d’ADN comprenant son génome), mais le VP882 se comporte comme un plasmide – un simple anneau d’ADN qui flotte librement dans la cellule.
C’est un avantage énorme lorsqu’il s’agit de concevoir des virus. Les plasmides sont relativement simples à modifier et les chercheurs peuvent forcer n’importe quelle bactérie à accepter n’importe quel plasmide. ils le font depuis la découverte de plasmides il y a plusieurs décennies. Étant donné que la VP882 se comporte de la même manière, Bassler et Silpe ont été en mesure de concevoir son commutateur de neutralisation pour s’activer lorsqu’il détecte des signaux uniques à Escherichia coli ou à la salmonelle ou à toute autre bactérie qu’ils pourraient vouloir éliminer.
Cela pourrait résoudre certains problèmes liés à la thérapie par les phages explique Mimee. D’une part, la plupart des phages s’attaquent à un seul type de bactérie. Cela rend la thérapie par les phages moins attrayante dans beaucoup de situations. «Si vous avez une infection pulmonaire, vous pourriez ne pas être en mesure de diagnostiquer quelles bactéries sont responsables à temps et de choisir le bon phage», note-t-il.

Un traitement par les phages

«Pour contourner ce problème, les gens utilisent des cocktails de différents phages. Mais fabriquer des cocktails et adhérer à la réglementation pharmaceutique coûte trop cher. »Dans certains pays, le traitement par des phages sert à traiter les infections, mais pas aux États-Unis, où chaque phage doit subir des essais rigoureux et coûteux avant de pouvoir être approuvé. Puisque le VP882 peut être conçu pour tuer tout type de bactérie, il pourrait être plus intéressant pour les chercheurs de développer un traitement par les phages, a déclaré Mimee. «Un seul phage recombinant, ce serait vraiment intéressant. »
Transformer le VP882 en un assassin de bactéries hautement contrôlé est «notre rêve», déclare Bassler. Silpe “peut créer le phage pour tuer à la demande. Ses caractéristiques sont vraiment attrayantes. »Mais rien ne dit si la VP882 serait aussi efficace pour tuer des bactéries dans la réalité, contrairement à une boîte de Pétri, ajoute-t-elle. Tout d’abord, les seules proies naturelles connues du VP882 sont les bactéries du choléra et ses proches. Il n’est donc pas clair si ce phage infecterait d’autres types de bactéries sans qu’un scientifique ne force l’infection ou utilise des techniques plus poussées.
Pourtant, le choléra infecte des millions de personnes chaque année. « Si vous voulez tuer le choléra dans les eaux usées industrielles ou dans les intestins sans perturber les [bactéries bénéfiques dans] le microbiome », dit Bassler, cela nous intéresse vraiment. »
L’équipe a publié leurs résultats dans Cell.
Source : Scientific American

Un virus "espion" inspecte les bactéries puis les tuemartinBiologie
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