Un bastion dans la lutte contre les virus - un nouveau système immunitaire bactérien décodé
Une équipe de recherche internationale décrit pour la première fois la structure et le fonctionnement du système Zorya
Les bactéries sont constamment infectées par des virus, appelés phages, qui les utilisent comme cellules hôtes. Cependant, au cours de l'évolution, les bactéries ont développé diverses stratégies pour se protéger de ces attaques. Nombre de ces systèmes d'immunité bactérienne sont connus depuis longtemps. Les Professeurs Marc Erhardt et Philipp Popp, tous deux de l'Institut de biologie de la Humboldt-Universität zu Berlin, ainsi que des collègues du Danemark et de Nouvelle-Zélande et d'autres partenaires, ont maintenant dévoilé la structure et la fonction d'un nouveau système de défense bactérien contre les phages. Ce système a été découvert en 2018 par un groupe de recherche israélien et nommé d'après Zorya, une figure de la mythologie slave. Les résultats de la recherche ont été publiés dans la revue scientifique Nature.
Le système Zorya reconnaît les attaques de phages et active une défense précoce et précise qui détruit l'ADN du phage tout en évitant la mort de la cellule hôte. "Zorya est comme un système d'alerte précoce doté d'un bouclier protecteur. Elle reconnaît les premiers signes d'une attaque et réagit très rapidement pour repousser l'intrus", explique le professeur Marc Erhardt, directeur du laboratoire de microbiologie moléculaire de la Humboldt-Universität zu Berlin et l'un des principaux auteurs de l'étude.
Une forteresse contre les phages
L'étude du système Zorya à l'aide de méthodes de pointe telles que la cryo-microscopie électronique et la microscopie à fluorescence montre qu'il est constitué d'un moteur moléculaire complexe et de plusieurs composants spécialisés. Ce moteur détecte à un stade précoce les modifications de la paroi cellulaire provoquées par la pénétration des phages et déclenche une série de réactions de protection. Ce mécanisme inconnu jusqu'à présent permet à la cellule bactérienne de dégrader l'ADN du phage de sorte que le virus ne puisse pas se multiplier dans la cellule hôte. Ce phénomène est remarquable, car les bactéries empêchent généralement les phages de se multiplier en provoquant la mort cellulaire ou, en d'autres termes, en se "sacrifiant". "Décoder le système Zorya, c'est comme ouvrir un coffre au trésor", déclare Erhardt. "On ne cesse de découvrir de nouvelles facettes de ce chef-d'œuvre moléculaire".
Pour analyser la structure des complexes protéiques, les échantillons ont été refroidis à des températures très basses, jusqu'à -260 °C, en quelques fractions de seconde, à l'aide de la cryo-microscopie électronique. Cette congélation par choc empêche la formation de cristaux de glace, de sorte que les molécules conservent leur forme naturelle. La microscopie à fluorescence, quant à elle, a permis de comprendre l'interaction des particules virales avec les cellules bactériennes.
De nouvelles possibilités d'applications biotechnologiques
Le décryptage de ce système antiviral bactérien a des implications considérables : D'une part, il contribue à une meilleure compréhension des mécanismes d'interaction entre les phages et les bactéries. D'autre part, les résultats ouvrent de nouvelles voies pour des applications biotechnologiques. "Le système Zorya pourrait servir de base au développement d'outils innovants pour la manipulation précise du matériel génétique ou pour la mise au point de nouvelles thérapies contre les infections bactériennes", ajoute le professeur Philipp Popp, professeur invité au département de biologie et co-auteur de l'étude. Le développement de la méthode CRISPR-Cas pour l'édition du génome, récompensée par le prix Nobel, est également basé sur un système immunitaire bactérien de protection contre les virus, découvert dans les années 2000. Pour Philipp Popp, l'étude actuelle est également un exemple de la beauté de la biologie moléculaire : "Il est fascinant de voir à quel point les stratégies de survie développées par les bactéries sont élégantes. Zorya nous montre tout ce que nous pouvons encore apprendre sur ces organismes minuscules mais incroyablement complexes".
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.
Publication originale
Haidai Hu, Philipp F. Popp, Thomas C. D. Hughes, Aritz Roa-Eguiara, Nicole R. Rutbeek, Freddie J. O. Martin, Ivo Alexander Hendriks, Leighton J. Payne, Yumeng Yan, Dorentina Humolli, Victor Klein-Sousa, Inga Songailiene, Yong Wang, Michael Lund Nielsen, Richard M. Berry, Alexander Harms, Marc Erhardt, Simon A. Jackson, Nicholas M. I. Taylor; "Structure and mechanism of the Zorya anti-phage defense system"; Nature, 2024-12-11
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