Comment les virus et les bactéries s'équilibrent dans le microbiome intestinal

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« Comment les virus et les bactéries s'équilibrent dans le microbiome intestinal », source communiqué de l'Ecole de médecine de l'Université du Michigan.

Une petite course aux armements qui se déroule dans l'intestin pourrait éventuellement offrir une nouvelle façon de traiter les microbiomes déséquilibrés.

L'adage «tout avec modération» s'applique non seulement aux aliments et aux boissons, mais aussi aux légions de bactéries à l'intérieur de nos intestins qui nous aident à digérer ces aliments et ces boissons. Il s'avère que la règle peut également s'étendre aux bactériophages moins connus, qui sont des virus qui infectent les bactéries vivant à l'intérieur de nous. Comme les poupées gigognes russes, nos corps hébergent près de 100 billions de cellules bactériennes qui composent nos microbiomes - et ces cellules bactériennes ont leurs propres habitants.

« Nous apprécions de plus en plus que les entités microbiennes les plus abondantes dans l’intestin humain soient en fait des virus », dit Eric Martens, professeur de microbiologie et d’immunologie à la faculté de médecine de l’Université du Michigan. Son équipe a exploré la façon dont les bactéries et leurs virus semblent coexister dans l'intestin humain. Le secret peut résider dans une bactéri velue enrobée de sucre utilisée pour se défendre non seulement contre les attaques du système immunitaire humain, mais aussi contre divers virus cherchant un moyen d'entrer.

En utilisant une bactérie intestinale commune Bacteroides thetaiotaomicron ou BT en abrégé, l’équipe de Martens a commencé à se pencher sur l’interaction complexe entre BT et les virus, en les opposant les uns aux autres en laboratoire.

Lorsqu'elles ont été confrontées à des virus, ou des phages, collectés dans les eaux usées, certaines bactéries ont pu résister à l'infection, d'autres non. « Lorsqu'un phage particulier arrive et peut tuer certains membres de la population, il le fait et les bactéries résistantes se développent rapidement », explique Martens.

Cependant, au lieu de modifier de manière permanente le récepteur qui a permis la pénétration virale, et potentiellement de lui nuire, certaines bactéries passent temporairement à un état de résistance par un processus réversible appelé variation de phase. Mais certains membres de la population bactérienne, inconscients de la présence continue du phage, désactivent cet interrupteur de résistance, les laissant vulnérables à l’infection… et ainsi de suite.

L'équipe a génétiquement modifié la souche de BT pour exprimer une seule des huit capsules chimiquement distinctes et une version sans revêtement du tout. Dans tous les cas, l'infection peut être bloquée par certaines des capsules, mais pas toutes. Étonnamment, les chercheurs ont noté que les bactéries chauves étaient également capables d'échapper à l'infection. « Nous avons été intrigués de voir que nous pouvions emporter toutes les capsules et les infecter encore avec ces phages et que les bactéries pouvaient encore survivre, ce qui nécessite qu’elles aient un mécanisme de sauvegarde en place », explique Martens.

L'interaction entre le microbiome intestinal et leurs phages pourrait avoir des implications pour la maladie humaine. « L'une de nos hypothèses est que les individus portent différents types de charges virales dans leurs intestins. Certains pourraient être plus ou moins immunogènes, interagissant avec notre système immunitaire pour provoquer une inflammation. Mais ils pourraient aussi modifier la physiologie des bactéries présentes en les forçant à exprimer certaines fonctions/capsules dont nous savons également qu'elles interagissent avec le système immunitaire », explique Martens.

Il dit que l'étude aide à expliquer cette observation séculaire selon laquelle ces bactéries coexistent avec leurs virus. « Aucune des deux parties ne l'emporte nécessairement sur l'autre. » En tant que tels, les virus bactériens pourraient offrir un moyen de modifier avantageusement le microbiome intestinal pour le traitement de la maladie.

Référence

Phase-variable capsular polysaccharides and lipoproteins modify bacteriophage susceptibility in Bacteroides thetaiotaomicron. Nature Microbiology. DOI:10.1038/s41564-020-0746-5