Comment fêtez-vous l'année du phage? Même si vous n'avez jamais entendu parler de ces minuscules virus tueurs de bactéries, vous les avez certainement rencontrés. Des milliards de bactériophages, ou phages, et de virus similaires existent sur la planète et, dans de nombreux endroits, ils sont même plus nombreux que les bactéries locales.
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Les phages sont spécialisés dans l'infection de bactéries et l'échange de gènes afin de pouvoir utiliser leurs hôtes pour se répliquer. Sous leurs différentes formes, les phages dirigent en fin de compte les processus biologiques dans le corps et dans les écosystèmes. Maintenant, un siècle après leur découverte, il reste encore beaucoup à apprendre sur ces minuscules créatures et leurs possibilités alléchantes, comme par exemple pour concevoir des virus de phage artificiels capables d'assassiner même les infections bactériennes les plus résistantes aux médicaments.
Forest Rohwer de l'Université d'État de San Diego, co-auteur de Life in Our Phage World, explique pourquoi il souhaite que le monde marque l'année 2015 du Phage:
Pourquoi célébrer les phages maintenant?
Cela fait 100 ans maintenant que nous sommes vraiment au courant de ces choses. Le premier exemple assez concret date de 1915, en fonction de la personne qui a déclaré découvrir les phages découverts. [Le bactériologiste britannique Frederick W. Tort est généralement crédité de la découverte.] Et maintenant, après un réel ralentissement du nombre de personnes dans le domaine, je dirais qu'il y a eu une résurgence au cours des dix dernières années. Les gens reconnaissent que ces éléments sont des acteurs majeurs dans les écosystèmes, la diversification microbienne, le partage des gènes - partout. Ainsi, vous pouvez vraiment vous impliquer et contribuer à ce domaine et découvrir de nouvelles choses importantes et importantes. Du point de vue d'un biologiste, c'est très amusant.
Le fait qu'ils soient si omniprésents est presque un peu déconcertant.
Il y a environ 10 millions de phages dans un millilitre d'eau de mer et près de 100 millions dans un gramme de sol. Ils sont vraiment partout, essentiellement dans tout ce que vous pouvez penser, et ils sont incroyablement divers. Mais ils ne sont qu'une partie du système. Ils sont totalement inoffensifs pour nous, dans la plupart des cas. En fait, ils nous aident probablement pour la plupart.
Quel genre de choses font-ils?
Eh bien, une comparaison de zombies est correcte pour un comportement. Les phages entrent et font de leur ADN une partie de l'ADN de la bactérie, ce qui fait souvent en sorte que les bactéries ont des fonctions différentes de celles qu'elles auraient autrement. Une bonne façon de réfléchir à son fonctionnement consiste à imaginer une symbiose couvrant un large éventail, allant des agents pathogènes au mutualisme. Quel que soit le système que vous étudiez, il semble que les gènes responsables des adaptations locales soient acquis par transfert. Dans l'intestin humain, par exemple, vous avez un certain ensemble de bactéries qui vivent avec vous, mais ce qui se produit au cours d'une vie, c'est que ces bactéries acquerront des gènes [des phages] qui peuvent être utiles, nocifs ou neutres pour l'hôte.
Donc, cet échange d’ADN peut avoir une très grande variété de résultats?
Droite. C'est en fait le domaine dans lequel les phages peuvent parfois être nocifs pour les humains, lorsque les gènes responsables d'une maladie sont portés par un phage. Ainsi, de nombreux agents pathogènes n'existent que parce qu'une bactérie qui n'est pas normalement un agent pathogène possède différents gènes ajoutés par un phage. L'exemple le plus célèbre est probablement le choléra, où ils savent très bien comment le phage provoque cette maladie. Cela se produit également avec de nombreuses souches de E. coli qui provoquent une intoxication alimentaire.
La vie dans notre monde phage
AcheterQu'en est-il du côté utile?
Si vous regardez à travers un récif de corail, vous avez essentiellement les mêmes types de bactéries associées au récif. Mais ensuite, à différents endroits, on a acquis différents gènes qui permettent aux bactéries de s’adapter à leurs conditions locales. Et dans ce cas, c’est une bonne chose pour ce qui est de promouvoir la santé globale du récif. L’autre côté est en train de tuer les bactéries, car c’est leur nourriture. C'est vraiment l'autre chose principale qu'ils font.
Comment cet assassinat bactérien peut-il cibler la maladie?
C'est une pensée depuis 100 ans. À l’origine, les gens pensaient avoir trouvé une solution miracle: des microbes pour éliminer les microbes. Mais ensuite, nous avons commencé à utiliser des antibiotiques, et ce sont pour la plupart ceux que nous utilisons encore aujourd'hui. Les endroits où ils pourraient avoir souvent recours à la thérapie par phages seraient en Russie ou en Pologne. Mais il y a une sorte de mouvement pour les utiliser à nouveau dans le monde occidental, en particulier parce que de nombreuses bactéries sont devenues résistantes aux antibiotiques.
Pourquoi leur potentiel de lutte contre la maladie est-il si grand?
Il y a quelques avantages. Les antibiotiques tuent essentiellement toutes les bactéries, ou une grande partie d'entre elles, et vous ne le souhaitez pas dans de nombreux cas. Vous ne voulez pas tuer toutes les bactéries dans votre intestin à chaque fois que vous avez cette infection. C'est pourquoi les phages sont si intéressants: ils ciblent et chassent une souche particulière de l'agent pathogène. En outre, un phage devient un million en quelques heures. Un antibiotique ne sera jamais amplifié, vous devez continuer à le mettre dans votre corps. Mais avec les phages, si les bactéries cibles sont présentes, elles attireront davantage de ces éléments qui les tuent, ce que vous espérez. Et puis, quand les bactéries cibles auront disparu, les phages qui s'en nourrissent devraient également l'être.
Pouvons-nous créer des phages artificiellement de manière à ce qu'ils ciblent exactement les bactéries nocives que nous recherchons?
Oui. Je pense que les isoler des nombreux phages dans la nature a une histoire un peu sordide - parfois cela fonctionne, parfois cela ne fonctionne pas - et du point de vue de la réglementation, cela va toujours être un peu sommaire. Je crois que cette synthèse est la voie à suivre. Nous les fabriquons depuis un bon bout de temps, depuis les années 1970 ou peut-être même plus tôt, et nous en savons beaucoup sur eux. Vous pouvez simplement prendre un morceau d’ADN spécifique, l’ajouter à un tube à essai contenant les éléments protéiques qui constituent un phage, et vous en obtenez un phage viable. L'ADN initie la création d'un phage viable, c'est donc vraiment une sorte de nanomachine magique.
Cela semble idéal, alors quel est le problème des nouveaux traitements par phage?
Nous dépensons des centaines de millions de dollars pour développer un antibiotique. Jusqu’à présent, il n’ya pas eu ce type d’investissement nécessaire pour développer des phages au niveau où la plupart d’entre nous seraient à l’aise pour les utiliser. Si j'ai une infection bactérienne, je vais quand même continuer avec les antibiotiques.
Combien faut-il encore apprendre après un siècle d’études sur phages?
Nous en savons beaucoup sur certains d'entre eux parce qu'ils étaient les outils utilisés pour développer la biologie moléculaire, comprendre le fonctionnement de l'ADN et réellement apprendre à étudier des choses au niveau moléculaire. Donc, dans ce cas, nous en savons beaucoup. En ce qui concerne ce qui se passe dans l’environnement, nous savons très bien ce qu’ils font, mais en ce qui concerne les détails de ce qui se passe, même dans le corps humain, nous en savons très peu.
Leur diversité génétique, pour la plupart inconnue, est incroyable. Dans la plupart des domaines, nous pouvons dire que nous ne savons pas ce que fait un gène en particulier, mais au moins nous l'avons déjà vu. Grâce aux phages, vous pouvez pénétrer dans n’importe quel environnement et la plupart des gènes qu’ils contiennent, peut-être 80%, non seulement nous ne savons rien de ces gènes, mais nous ne les avons même jamais vus auparavant. C'est un début de science à ce stade, et de nouvelles découvertes se produisent tout le temps. C'est l'un de ces endroits où tout le monde peut aller et vous êtes assurés de trouver quelque chose de cool.
