Des bactéries retournent l'arme d'un virus contre lui-même

« Des bactéries retournent l'arme d'un virus contre lui-même », source information diffusée par ScienceDaily.

Résumé

Des chercheurs de l'University of Utah Health ont découvert un nouveau mécanisme par lequel les bactéries détectent les attaques virales : une enzyme produite par le virus coupe une protéine bactérienne faisant office de capteur, déclenchant ainsi une réponse immunitaire d'autodestruction. Cette découverte pourrait ouvrir la voie à des phagothérapies plus efficaces contre les bactéries résistantes aux antibiotiques et offrir un éclairage sur des mécanismes immunitaires ancestraux partagés avec l'être humain.

Les scientifiques en quête de nouvelles méthodes pour traiter les infections bactériennes se tournent de plus en plus vers des virus appelés bactériophages (ou phages). Ces virus ciblent spécifiquement les bactéries, ce qui leur permet d'éliminer les microbes nuisibles sans endommager les cellules humaines. Ils sont également capables de s'attaquer à des bactéries ayant développé une résistance aux antibiotiques.

La phagothérapie se heurte toutefois à un obstacle majeur : les bactéries ne sont pas sans défense face aux virus. Elles ont développé leurs propres systèmes immunitaires, et la compréhension de ces mécanismes de défense pourrait aider les scientifiques à concevoir des phages thérapeutiques mieux à même de les contourner.

Une nouvelle étude publiée dans la revue Science, « Phage proteases activate CBASS antiphage immunity », a mis en évidence un mécanisme clé par lequel les bactéries détectent une attaque virale. Les chercheurs ont découvert qu'une enzyme virale sectionne une molécule capteur essentielle à l'intérieur de la cellule bactérienne. Cette altération fait office d'alarme et déclenche une réponse immunitaire. À terme, cette découverte pourrait permettre de mettre au point des phagothérapies plus efficaces, capables de déjouer les défenses immunitaires bactériennes.

« Il s'agit de l'une des formes d'immunité bactérienne les plus répandues ; lorsque nous avons enfin compris son fonctionnement, nous avons vécu un véritable moment crucial », déclare Sam Hobbs de l'University of Utah Health, auteur principal de l'article décrivant ces travaux.

Le dernier rempart des bactéries face aux virus

L'étude s'est penchée sur un système immunitaire bactérien appelé CBASS*. Une fois activé, CBASS peut déclencher une réponse extrême, véritable « dernier recours », au cours de laquelle la bactérie infectée s'autodétruit avant que le virus envahisseur n'ait la possibilité de se propager aux cellules voisines.

L'activation de cette défense étant fatale pour la bactérie, le système doit être capable de reconnaître une véritable menace virale avec une grande précision.

Sam Hobbs et ses collègues ont découvert que ce processus de détection repose sur un élément dont le virus lui-même a besoin. Certains phages produisent une enzyme qui sert de signal pour alerter la bactérie de l'attaque.

« Certains types de phages possèdent une protéine appelée protéase, capable de dégrader d'autres protéines », explique-t-il. « Nous avons découvert que la protéase du phage agit directement sur la protéine de l'hôte, et c'est ce signal qui déclenche toute la voie de signalisation. »

Une enzyme virale donne l'alerte

Ce mode de détection des virus diffère sensiblement des systèmes immunitaires antiviraux apparentés. Certaines de ces voies reconnaissent directement le matériel génétique viral. Dans CBASS, le déclenchement provient plutôt de l'activité d'une protéine virale agissant sur une protéine appartenant à la bactérie hôte.

« Il s'agit d'un mécanisme totalement inédit d'activation de ces protéines hôtes », explique Hobbs. « Je n'aurais jamais imaginé que cela fonctionnerait de cette manière.»

Cette découverte permet non seulement de mieux comprendre comment les bactéries se défendent contre les phages, mais pourrait également avoir des répercussions sur la compréhension de l'immunité chez l'être humain.

Le système CBASS est apparenté à une voie immunitaire présente chez l'humain, ce qui suggère que certains aspects de cette défense antivirale ont perduré tout au long d'une immense période de l'histoire de l'évolution. Ce lien indique que la voie en question remonte au moins à l'ancêtre commun aux bactéries et aux humains.

Un système immunitaire ancestral lié à l'humain

Les bactéries offrent également aux chercheurs un système expérimental utile pour étudier des questions fondamentales sur l'immunité. Leur cycle de vie rapide permet aux scientifiques d'étudier rapidement les processus immunitaires, puis de vérifier leurs découvertes sur des modèles biologiques plus proches de l'être humain.

« Le fait que ces systèmes soient conservés chez les bactéries et les humains suggère qu'ils ont été maintenus au sein de ces différents organismes tout au long de cette trajectoire évolutive », déclare Hobbs. « Les cellules nous indiquent qu'il s'agit d'une voie cruciale, puisqu'elles l'ont préservée pendant des milliards d'années. C'est absolument fascinant et cela offre un aperçu passionnant de ce qui est essentiel pour maintenir la capacité à combattre les virus. »

* CBASS (ou Cyclic-oligonucleotide-based anti-phage signalling systems) est une une famille de systèmes de défense contre les bactériophages (appelés aussi phages). Source. CBASS est un système immunitaire inné qui induit le suicide cellulaire pour se défendre contre les infections par des phages. Source.