les-phages-cataloguer-arsenal-caché-de-la-nature
Les scientifiques sont constamment à la recherche de nouvelles méthodes améliorées pour lutter contre les bactéries, que ce soit pour éliminer les souches pathogènes ou pour modifier les souches potentiellement bénéfiques. Et malgré les nombreux médicaments et outils de génie génétique intelligents que l’homme a inventés pour ces tâches, ces approches peuvent sembler maladroites par rapport aux attaques minutieuses menées par les phages – ces virus qui infectent les bactéries.

Des arsenaux moléculaires contres les bactéries

Les phages, comme d’autres parasites, sont des moyens en constante évolution pour cibler et exploiter leur souche bactérienne hôte spécifique, et à leur tour, les bactéries développent continuellement des moyens pour échapper aux phages. Ces batailles perpétuelles pour la survie donnent lieu à des arsenaux moléculaires incroyablement divers, que les chercheurs s’empressent d’étudier, mais cela peut être fastidieux et demander beaucoup de travail.
Pour mieux comprendre ces stratégies défensives, une équipe dirigée par des scientifiques du Berkeley Lab vient de mettre au point une nouvelle méthode efficace et peu coûteuse. L’équipe a montré qu’une combinaison de trois techniques peut révéler quels récepteurs bactériens les phages exploitent pour infecter une cellule, ainsi que les mécanismes cellulaires que les bactéries utilisent pour répondre à une infection des phages.
« Malgré près d’un siècle de travail moléculaire, les mécanismes sous-jacents des interactions phage-hôte ne sont connus que pour quelques paires, où l’hôte est un organisme modèle bien étudié qui peut être cultivé en laboratoire », a déclaré l’auteur correspondant Vivek Mutalik, un chercheur. « Cependant, les phages représentent les entités biologiques les plus abondantes sur Terre, et en raison de leur impact sur les bactéries, ils sont des facteurs-clés des cycles des nutriments environnementaux, de la production agricole et de la santé humaine et animale.
« Il est devenu impératif d’acquérir des connaissances plus fondamentales sur ces interactions afin de mieux comprendre les microbiomes de la planète et de développer de nouveaux médicaments, tels que des vaccins à base de bactéries ou des cocktails de phages pour traiter les infections résistantes aux antibiotiques ».

Une méthode pour cataloguer les phages

L’approche en trois volets de l’équipe, appelée bibliothèques de perte de fonction et de gain de fonction à code-barres, utilise la technique établie de création de délétions de gènes et d’augmentation de l’expression des gènes, pour identifier les gènes que les bactéries utilisent pour échapper aux phages. Ces informations indiquent également aux scientifiques quels récepteurs les phages ciblent sans avoir à analyser les génomes des phages. (Toutefois, les scientifiques prévoient d’adapter cette technique pour l’utiliser sur des virus, afin d’en savoir encore plus sur leur fonction).
M. Mutalik et ses collègues ont testé leur méthode sur deux souches de E. coli dont on sait qu’elles sont ciblées par 14 phages génétiquement différents. Leurs résultats ont confirmé que cette méthode fonctionne bien en révélant rapidement la même série de récepteurs des phages qui avaient été identifiés précédemment grâce à des décennies de recherche, et ont également fourni de nouveaux résultats qui avaient été manqués dans des études antérieures.
L’approche de l’équipe représente une opportunité de standardiser les ressources génétiques utilisées dans la recherche sur les phages, qui a toujours été un processus ad hoc et très variable, et de créer des réactifs et des ensembles de données partageables.
Le rôle des phages est un énorme « connu-imconnu », car nous savons qu’il y a des phages partout, mais que nous ne savons presque rien de plus. Par exemple, nous comprenons moins de 10 % des gènes codés dans les génomes de phages séquencés précédemment », a déclaré M. Mutalik. « Maintenant que nous disposons d’un outil rationalisé pour examiner les phages, nous pouvons commencer à répondre à de nombreuses questions passionnantes ».

Étudier la « matière noire » biologique de la planète

Selon M. Mutalik, cette approche peut également être étendue pour évaluer simultanément les relations entre les phages de centaines de bactéries prélevées dans divers environnements. Il sera ainsi beaucoup plus facile pour les scientifiques d’étudier la « matière noire » biologique de la planète, qui désigne les micro-organismes non cultivables et donc mal compris qui abondent dans de nombreux environnements. En fait, on estime que 99 % de tous les micro-organismes vivants ne peuvent pas être cultivés en laboratoire.
Cette recherche a été publiée dans PLOS Biology.
Source : Berkeley Lab
Crédit photo : iStock