Attaque et défense dans le microvers
Du colocataire inoffensif au kidnappeur rusé : une équipe de chercheurs met en lumière les mécanismes de régulation des petites molécules d'ARN, qui jouent un rôle décisif dans les infections virales des bactéries
Les virus ont besoin d'hôtes. Qu'il s'agisse de la rougeole, de la grippe ou du coronavirus, les pathogènes viraux ne peuvent pas se multiplier ou infecter d'autres organismes sans l'aide de l'infrastructure cellulaire de leurs hôtes. Cependant, les humains ne sont pas les seuls à être affectés par les virus : les animaux, les plantes et même les micro-organismes peuvent tous servir d'hôtes. Les virus qui utilisent des bactéries comme cellules hôtes sont appelés bactériophages (ou simplement "phages") et sont considérés comme les entités biologiques les plus abondantes. Tout comme le système immunitaire humain se met en action pour résister à une infection par un virus de la grippe ou un coronavirus, les bactéries ne se contentent pas de laisser les phages infiltrer leur machinerie cellulaire sans se battre.
Une équipe de chercheurs de l'université d'Iéna et de son pôle d'excellence "Balance of the Microverse" a examiné en détail l'interaction complexe des stratégies d'attaque et de défense lorsque la bactérie responsable du choléra (Vibrio cholerae) est infectée par un bactériophage connu sous le nom de VP882, et a découvert que de minuscules molécules d'ARN jouent un rôle décisif. Les conclusions des chercheurs ont été publiées dans le dernier numéro d'une revue prestigieuse, Cell Host & Microbe.
Du colocataire inoffensif au kidnappeur rusé
Les phages peuvent se multiplier de deux manières après avoir infecté des bactéries : soit en tant que passagers invisibles, cachés dans le matériel génétique de la bactérie, soit en tant que kidnappeurs rusés, se multipliant en grand nombre dans les cellules bactériennes sans se soucier des pertes potentielles et, en fin de compte, en détruisant les cellules. Le choix de la méthode adoptée par un phage dépend de la présence d'un nombre suffisant d'autres cellules hôtes dans l'environnement immédiat pour lui servir d'abri.
Mais comment les phages déterminent-ils cela ? "Ils s'appuient sur un mécanisme de comptage chimique que les bactéries utilisent pour identifier les autres membres de leur espèce", explique le professeur Kai Papenfort de l'université d'Iéna, qui a dirigé le projet. Connue sous le nom de "quorum sensing", cette méthode utilise des molécules de signalisation produites par les bactéries et libérées dans leur environnement. Dans le même temps, les bactéries surveillent la concentration de ces molécules à l'aide de récepteurs spécifiques, ce qui leur permet d'obtenir des informations sur la taille de leur population actuelle. L'astuce des phages consiste essentiellement à "écouter" cette communication chimique entre les bactéries", explique M. Papenfort.
Dans leurs expériences, les chercheurs d'Iéna ont examiné ce qui arrive aux phages et aux bactéries une fois que ces dernières émettent leurs signaux de quorum sensing. "Nous avons observé que 99 % des bactéries sont détruites en l'espace de 60 minutes, le temps que les phages prennent le contrôle", rapporte le Dr Marcel Sprenger, auteur principal de l'article. L'équipe a découvert que ce basculement est contrôlé par de minuscules molécules d'ARN, dont l'une est appelée "VpdS" (sRNA VP882 dérivé des phages). "Dès que les phages reçoivent le signal chimique des bactéries, cet ARN est produit en grande quantité", explique Sprenger.
Comment les bactéries se défendent contre les virus
Afin de déterminer précisément quels gènes sont régulés par VpdS, l'équipe a adopté une approche technologique globale et a infecté des cultures de bactéries avec des phages VP882 et des phages génétiquement modifiés incapables de produire VpdS. En appliquant une méthode connue sous le nom d'"interaction ARN par ligature et séquençage", les chercheurs ont pu identifier les interactions entre toutes les molécules d'ARN dans les cultures bactériennes à différents moments. "Cela nous a permis non seulement de savoir quels gènes sont actifs, mais aussi de voir comment ils interagissent", explique M. Papenfort.
Cette méthode a permis aux chercheurs d'examiner les gènes des phages ainsi que ceux des bactéries hôtes. Les chercheurs ont ainsi acquis une connaissance approfondie des changements qui se produisent pendant et après le quorum sensing. "Nous avons pu démontrer que VpdS régule les gènes des phages ainsi que les gènes de l'hôte, ce qui explique effectivement la destruction des cellules bactériennes", explique Papenfort.
Cependant, les chercheurs ont pu déduire d'autres relations à partir des données qu'ils ont recueillies. Par exemple, les bactéries possèdent également des gènes qui, lorsqu'ils sont activés par un signal chimique, luttent contre la propagation des phages et contrecarrent ainsi leur propre destruction. Selon Papenfort, cet aspect est particulièrement intéressant. "Nous pouvons y voir les précurseurs des systèmes immunitaires des organismes supérieurs. Les bactéries possèdent de nombreux gènes qui les protègent contre les virus." Étant donné que ces gènes sont également présents dans les organismes supérieurs, les chercheurs supposent que les molécules d'ARN pourraient également jouer un rôle important dans leur régulation.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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