Des phages tuent les bactéries causant la dysenterie et réduisent la virulence des bactéries survivantes

«Des phages tuent les bactéries causant la dysenterie et réduisent la virulence des bactéries survivantes», source ASM News.

Les phages sont des virus qui infectent les bactéries et peuvent également être utilisés pour traiter les infections humaines. Cependant, comme avec les antibiotiques, les bactéries peuvent facilement développer une résistance à l'attaque des phages, mettant en évidence une limitation clé à l'utilisation des phages comme thérapeutique.

Désormais, des chercheurs de l'Université de Yale ont montré que le phage A1-1 d'origine naturelle tue Shigella flexneri, une cause majeure de dysenterie en Afrique subsaharienne et en Asie du Sud et sélectionne des mutants résistants aux phages avec une virulence réduite. L’étude est publiée dans Applied and Environmental Microbiology, Selection for phage resistance reduces virulence of Shigella flexneri.

Cette découverte fortuite résulte du fait que l'utilisation par le phage d'un récepteur de surface particulier sur la bactérie appelé OmpA, comme portail pour entrer et tuer S. flexneri, signifie que les bactéries qui échappent à l'attaque du phage seront soit dépourvues de récepteurs OmpA, soit que tout les récepteurs restants auront muté de manière à réduire la virulence.

«Nous avons cherché à découvrir un phage naturellement capable de se lier aux protéines de la membrane externe de S. flexneri responsables de la propagation virulente de cellule à cellule de ce pathogène dans l'intestin humain, en supposant que l'évolution de la résistance aux phages devrait modifier, ou éliminer, cette virulence facteur de protéine», a déclaré Kaitlyn E. Kortright, chercheuse en postdoc à Yale.

Ceci, a déclaré Kortright, est «un compromis évolutif utile sur le plan biomédical qui améliore les approches de phagothérapie standard.»

Les chercheurs ont poursuivi la phagothérapie contre S. flexneri parce que cette bactérie était déjà résistante aux antibiotiques conventionnels. De plus, ce pathogène est actif principalement dans les pays à faible revenu, où les antibiotiques sont chers et souvent indisponibles, et où l'eau potable est rare. Les phages, a-t-elle expliqué, «pourraient même être utiles pour traiter les sources d'eau, en sélectionnant des S. flexneri avirulents.»

Les chercheurs ont commencé ce projet sans savoir s'il existait ou non un phage capable de tuer S. flexneri. Ils ont supposé «que ces virus avaient naturellement évolué et pouvaient être isolés à partir d'échantillons environnementaux», a déclaré Paul E. Turner, professeur d'écologie et de biologie évolutive à Yale.

Pour augmenter les chances, «nous avons choisi de chercher dans une région géographique réputée pour son extrême biodiversité microbienne, Cuatro Cienegas, Mexique. Clairement c’était pas gagné, mais apparemment c’était une idée raisonnable, car cet effort a été couronné de succès.»

Aux lecteurs du blog

Grâce à la revue PROCESS Alimentaire, vous n'avez plus accès aux 10 052 articles initialement publiés par mes soins de 2009 à 2017 sur le lien suivant, http://amgar.blog.processalimentaire.com/. Triste histoire de sous ... 

Des scientifiques et des biotechnologies cherchent à libérer le potentiel de la phagothérapie

«Des scientifiques et des biotechnologies cherchent à libérer le potentiel de la phagothérapie», source article de Chris Dall paru dans CIDRAP News.

Le blog vous propose la première partie de cet article passionnant.

Considérés comme les organismes les plus abondants à la surface de la terre, ces virus microscopiques qui ciblent et tuent sélectivement les bactéries peuvent être retrouvés partout où les bactéries existent: dans le sol, à l'intérieur des plantes et des animaux, et dans les océans, les cours d'eau et les eaux usées.

Découverts il y a plus d'un siècle, les phages étaient à un moment donné considérés comme une arme potentielle contre les infections bactériennes. Puis vint l'ère des antibiotiques. Maintenant, avec la propagation de la résistance aux antibiotiques et la menace d'un avenir post-antibiotique qui se profile, des scientifiques se tournent à nouveau vers les virus tueurs de bactéries omniprésents pour obtenir des réponses.

La phagothérapie à l'honneur

Ces dernières années, le potentiel des phages pour traiter les patients atteints d'infections potentiellement mortelles résistantes aux antibiotiques a été mis en évidence par plusieurs cas d'utilisation d'urgence très médiatisés.

En 2016, il y a eu le cas de Tom Patterson, un professeur d'université atteint d'une infection grave et multirésistante à Acinetobacter baumannii qui s'est rétabli après une perfusion intraveineuse (IV) d'un cocktail de phages. Patterson a été le premier patient américain à subir avec succès une thérapie bactériophage IV.

En 2018, la phagothérapie a de nouveau fait l'actualité lorsqu'Isabelle Carnell-Holdaway, une patiente de 15 ans atteinte de mucoviscidose aux prises avec une infection à Mycobacterium abscessus multirésistants à la suite d'une double transplantation pulmonaire, a été traitée avec succès avec un cocktail de phages naturels et génétiquement modifiés.

Ce ne sont là que deux des quelques cas récents où des cliniciens, confrontés à des infections graves et potentiellement mortelles qui ne répondaient plus aux antibiotiques, ont eu recours avec succès à la phagothérapie. La communauté médicale reconnaît de plus en plus que les phages pourraient être un outil important à mesure que la menace de résistance aux antibiotiques augmente.

«Nous avons vraiment commencé à voir la communauté des maladies infectieuses adopter l'idée de la phagothérapie», dit Steffanie Strathdee, codirectrice du Center for Innovative Phage Applications and Therapeutics (IPATH) à l'Université de Californie, San Diego. «Il y a une plus grande prise de conscience, un sentiment d'urgence et un consensus croissant sur le fait que la phagothérapie est l'une des alternatives ou des compléments les plus importants aux antibiotiques qui existent.»

Des bactériophages s'unissent à un antibiotique pour lutter contre des bactéries résistantes aux antibiotiques

«Des virus d’un nouveau genre tueurs de bactéries s'unissent à un antibiotique pour lutter contre des bactéries résistantes aux antibiotiques», source EurekAlert! via The Company of Biologists.

Image. Poisson zèbre infecté par des bactéries fluorescentes, Mycobacterium abscessus, illustrées en rouge. Crédit Dr Matt Johansen et le Kremer Lab.

Mycobacterium abscessus, un parent de la bactérie qui cause la tuberculose et la lèpre, est responsable de dommages particulièrement graves aux poumons humains et peut être résistant à de nombreux antibiotiques classiques, ce qui rend les infections extrêmement difficiles à traiter. Cependant, il y a de l'espoir. Les bactéries sont vulnérables aux virus naturels, appelés bactériophages; pour chaque espèce de bactérie, il existe un bactériophage unique qui la détruira. Les scientifiques testent de nouvelles thérapies qui combinent des bactériophages avec les antibiotiques que nous utilisons actuellement, pour traiter les infections résistantes aux antibiotiques.

Dans leur article actuel paru dans Disease Models & Mechanisms, Laurent Kremer et ses collègues de l'Université de Montpellier, France, et de l'Université de Pittsburgh, États-Unis, étudient les effets antibactériens d'une nouvelle thérapie combinée, traitant les infections causées par la bactérie résistante aux antibiotiques M. abscessus avec un bactériophage et un antibiotique.

Auparavant, l'équipe de Pittsburgh avait identifié un bactériophage sur 10 000, connu sous le nom de ‘Muddy’, qui tue efficacement les bactéries dans une boîte de Petri et pourrait être un candidat pour traiter ces infections chez l'homme.

Cependant, l'équipe a voulu trouver une alternative pour tester leur nouvelle thérapie chez les patients. Sachant que les patients atteints de mucoviscidose humaine sont particulièrement vulnérables aux infections à M. abscessus, Kremer et ses collègues ont décidé de tester leur nouvelle thérapie combinée sur le poisson zèbre porteur de la mutation génétique clé qui provoque la mucoviscidose chez l'homme et imite la façon dont notre système immunitaire réagit aux infections bactériennes. Ensuite, l'équipe a obtenu des échantillons d'une forme résistante aux antibiotiques de M. abscessus d'un patient atteint de mucoviscidose pour infecter le poisson zèbre de mucoviscidose et tester son nouveau traitement.

Tout d'abord, ils devaient découvrir comment ces poissons-zèbres atteints de mucoviscidose réagissaient à l'infection à M. abscessus. En surveillant les animaux pendant 12 jours, ils ont découvert que les poissons développaient de graves infections avec abcès et souffraient d'un taux de mortalité élevé ; seulement 20 % ont survécu. Ensuite, l'équipe a testé dans quelle mesure les poissons infectés se sont rétablis lorsqu'ils ont reçu une injection de Muddy, le bactériophage antibactérien, sur une période de 5 jours. Cette fois, les poissons avaient des infections beaucoup moins graves, des chances de survie accrues (40 %) et avaient moins d'abcès subis par les poissons lors d'une infection grave.

Ensuite, les auteurs ont recherché un antibiotique à associer à Muddy et ont découvert que la rifabutine pouvait traiter l'infection à M. abscessus aussi efficacement que le bactériophage seul.

Après avoir identifié la rifabutine, Kremer et ses collègues ont traité le poisson infecté pendant 5 jours avec l'antibiotique et le bactériophage. Avec ce traitement combiné, les infections des poissons étaient beaucoup moins graves; le taux de survie des poissons a grimpé à 70 % et ils ont subi beaucoup moins d'abcès. Il s'agit d'une amélioration spectaculaire par rapport aux poissons traités uniquement avec l'antibiotique, qui avaient un taux de survie de 40%.

Après avoir montré qu'il est possible de traiter une infection résistante aux antibiotiques chez le poisson zèbre vulnérable avec des bactériophages spécialement ciblés, les auteurs espèrent que ce traitement pourra éventuellement être transféré à la clinique pour commencer à sauver des vies humaines. «Nous avons besoin d'essais cliniques, mais il y aura beaucoup d'autres questions auxquelles il faudra répondre sur notre chemin […] et le poisson zèbre fournit un outil très utile pour faire avancer ces questions» dit Graham Hatfull de l'Université de Pittsburgh, États-Unis. Matt Johansen (Université de Montpellier, France) est optimiste quant au fait que le poisson zèbre continuera à jouer un rôle clé dans notre lutte contre la résistance aux antibiotiques, déclarant: «Nous pensons que le poisson zèbre nous aidera à comprendre de nombreux couples bactériophage-bactérie dans notre lutte pathogènes résistants».

Avis aux lecteurs

Voici une liste des rappels du 21 septembre 2021: 11 rappels.

- Listeria monocytogenes: 6, fine calabraise, saucisse sèche calabraise, saucisse sèche aux câpres, saumon fumé Écosse, saumon fumé ficelle Écosse, cœur de saumon fumé Écosse.

- corps étrangers (cailloux): 2, avis de rappel de carrés gourmands chocolat lait et noir noisettes entières déjà signalé le 20 septembre par le blog. Ces rappels ne seront pas décomptés pour ce jour.

- E. coli (E. coli entérohémorragique): 1, burrata di buffala

- STEC O103:H2: 2, Valençay AOP et Valençay AOP Anjouin

- norovirus: 1, chair de coques crue décortiquée surgelée

- oxyde d’éthylène: 1

Combattre la résistance aux antibiotiques avec des phages

«Combattre la résistance aux antibiotiques avec des phages», source ACS News.

Phages on the farm: Can these tiny viruses help us overcome antibiotic resistance?, article paru dans Chemical & Engineering News.

Les éleveurs du monde entier comptent sur les antibiotiques pour garder le bétail en bonne santé, mais une résistance bactérienne accrue a créé des problèmes pour les animaux et les humains. Au lieu de nouveaux médicaments coûteux, des scientifiques ont trouvé une solution potentielle abordable qui provient de la nature. Un nouvel article dans Chemical & Engineering News, le magazine d'actualités hebdomadaire de l'American Chemical Society, détaille comment les bactériophages pourraient être une aubaine pour les éleveurs, en particulier ceux des pays à ressources limitées.

Les bactériophages, ou simplement les phages, sont de minuscules virus qui sont l'une des entités biologiques les plus courantes sur Terre. Bien qu'ils aient été utilisés dans le passé pour traiter les infections bactériennes, l'utilisation beaucoup plus libérale des médicaments antibiotiques a entraîné une résistance accrue, écrit le rédacteur en chef adjoint Manny I. Fox Morone.

Les experts pensent que l'utilisation de phages dans l'élevage et l'agriculture pourrait aider à combattre cette résistance et être plus rentable, en particulier dans les endroits qui n'ont pas accès aux médicaments les plus récents. De plus, la surutilisation est beaucoup moins un problème avec les phages, car ils s'épuisent lorsque leurs bactéries cibles ne sont plus présentes.

Contrairement aux antibiotiques, qui nécessitent des millions de dollars en recherche et développement pour être commercialisés, les phages se développent partout où se trouvent des bactéries. Cela a conduit les experts à rechercher des phages dans l'espoir de créer une bibliothèque régionale des minuscules virus capables de tuer des bactéries spécifiques.

Cependant, l'un des avantages des antibiotiques est qu'ils sont stables au stockage, alors que certains phages deviennent inactifs à température ambiante sans bactéries pour se nourrir. Cela a conduit les chercheurs à rechercher des méthodes de conservation des phages sans stockage au froid, notamment le séchage par atomisation, l'encapsulation de phages à l'aide de nanoparticules et leur intégration dans l'alimentation du bétail. Les experts travaillent également avec les éleveurs pour déterminer comment intégrer les phages dans leurs processus, dans l'espoir que cela fera une différence dans les résultats de santé pour toutes les espèces.

Complément. On écoutera cette vidéo de l'American Society for Microbiology sur le sujet.

Are bacteriophages a viable strategy to combat antimicrobial resistance in the future? This is what ASM member Azeem Ahmad (@MarianUniv) thinks: https://t.co/3cXqXEuS9q #AMR

— ASM (@ASMicrobiology) August 5, 2021

Avis aux lecteurs du blog

L’ancien site Internet du blog qui était hébergé par la revue PROCESS Alimentaire est de nouveau opérationnel avec ce lien https://amgar.blog.processalimentaire.com/

Des phages bactériens à l'origine de la croissance des ‘super microbes’

«Des parasites bactériens sont à l'origine de la croissance des ‘super microbes’», source Ecole de médecine de l'Université de Pittsburgh.

Pour la toute première fois, des chercheurs de l’école de médecine de l'Université de Pittsburgh ont découvert que les phages, de minuscules virus qui attaquent les bactéries, sont essentiels pour amorcer une évolution bactérienne rapide conduisant à l'émergence de «supermicrobes» résistantes aux traitements. Les résultats ont été publiés dans Science Advances.

Dr Vaughn Cooper

Les chercheurs comparent la façon dont les infections bactériennes se présentent en clinique à un film tourné sur le milieu. Tout comme les cinéphiles qui arrivent tardivement ont du mal à reconstruire mentalement les événements qui ont conduit à une scène se déroulant devant leurs yeux, les médecins sont obligés de prendre des décisions de traitement sur la base d'un instantané statique du moment où un patient se présente à l'hôpital. Et tout comme dans une salle de cinéma, il n'y a aucun moyen de rembobiner le film et de vérifier si leur supposition sur l'intrigue ou l'origine de l'infection était bonne ou fausse.

«Essentiellement, un parasite est devenu une arme», a dit l'auteur principal Vaughn Cooper, professeur de microbiologie et de génétique moléculaire à Pitt. «Les phages donnaient aux vainqueurs les moyens de gagner. Ce qui a tué les microbes les plus sensibles a donné l'avantage aux autres.»

En ce qui concerne les bactéries, un observateur attentif peut suivre l'évolution en quelques jours. En raison de la rapidité avec laquelle les bactéries se développent, il ne faut que quelques jours aux souches bactériennes pour acquérir de nouvelles caractéristiques ou développer une résistance aux médicaments antimicrobiens.

Les chercheurs comparent la façon dont les infections bactériennes se présentent en clinique à un film tourné sur le milieu. Tout comme les cinéphiles qui arrivent tardivement ont du mal à reconstruire mentalement les événements qui ont conduit à une scène se déroulant devant leurs yeux, les médecins sont obligés de prendre des décisions de traitement sur la base d'un instantané statique du moment où un patient se présente à l'hôpital. Et tout comme dans une salle de cinéma, il n'y a aucun moyen de rembobiner le film et de vérifier si leur supposition sur l'intrigue ou l'origine de l'infection était bonne ou fausse.

La nouvelle étude montre que l'évolution bactérienne et phagique vont souvent de pair, en particulier dans les premiers stades de l'infection bactérienne. Il s'agit d'un processus multicouche dans lequel les phages et les bactéries sont joints dans une danse chaotique, interagissant et co-évoluant constamment.

Lorsque les scientifiques ont suivi les changements dans les séquences génétiques de six souches bactériennes dans une infection de plaie cutanée chez le porc, ils ont découvert que le saut des phages d'un hôte bactérien à un autre était endémique - même les clones qui n'ont pas obtenu d'avantage évolutif avaient des phages incorporés dans leur génomes. La plupart des clones avaient plus d'un phage intégré dans leur matériel génétique, il y avait souvent deux, trois ou même quatre phages dans un microbe.

«Cela nous a montré à quel point les phages interagissent les uns avec les autres et avec de nouveaux hôtes», a dit Cooper. «Caractériser la diversité dans les infections bactériennes précoces peut nous permettre de reconstruire l'histoire et de retracer des voies d'évolution complexes avec un avantage clinique. Et, avec un intérêt croissant pour l'utilisation des phages pour traiter les infections hautement résistantes, nous apprenons à exploiter leur puissance pour de bon.»

Les autres auteurs de l'étude incluent Christopher Marshall et Christina Lim de l'Université Marquette et Erin Gloag et Daniel Wozniak de l'Ohio State University.

Ce travail a été soutenu par les subventions du National Institutes of Health et de l'American Heart Association.

Encapsulation et administration de phages à usage thérapeutiques

Voici un article très intéressant sur «Encapsulation et administration de phages à usage thérapeutiques», publié en intégralité dans Applied and environmental Microbiology, une revue de l'ASM.

Résumé

L'administration de composés thérapeutiques sur le site d'action est cruciale. Alors que de nombreuses substances chimiques telles quedles antibiotiques comme les bêta-lactamines peuvent atteindre des niveaux thérapeutiques dans la plupart des régions du corps humain après administration, les substances de poids moléculaire plus élevé telles que les protéines thérapeutiques peuvent ne pas être en mesure d'atteindre le site d'action (par exemple, une infection) et sont donc inefficaces.

Dans le cas des phages thérapeutiques, c'est-à-dire des virus qui infectent les microbes, pour traiter les infections bactériennes, ce problème est exacerbé; non seulement les phages sont incapables de pénétrer dans les tissus, mais les particules de phages peuvent être éliminées par le système immunitaire et les protéines de phages sont rapidement dégradées par les enzymes ou inactivées par le faible pH de l'estomac.

Pourtant, l'utilisation de phages thérapeutiques est une stratégie très prometteuse, en particulier pour les infections causées par des bactéries qui présentent une multirésistance. Les cliniciens sont de plus en plus confrontés à des situations dans lesquelles aucune option de traitement ne reste disponible pour de telles infections où les antibiotiques sont inefficaces. Alors que le nombre de pathogènes résistants aux médicaments continue d'augmenter en raison de la surutilisation et du mauvais usage des antibiotiques, aucun nouveau composé n'est disponible, car de nombreuses sociétés pharmaceutiques cessent de rechercher des antimicrobiens chimiques.

Ces dernières années, la phagothérapie a fait l'objet d'une innovation massive pour le traitement des infections causées par des pathogènes résistants aux antibiotiques conventionnels. Alors que la plupart des applications thérapeutiques des phages sont bien décrites dans la littérature, d'autres aspects de la thérapie par phages sont moins bien documentés. Dans cette revue, nous nous concentrons sur les questions qui sont essentielles pour que la thérapie phagique devienne une thérapie standard fiable et décrivons des méthodes pour une administration efficace et ciblée de phages, y compris leur encapsulation.

Dans la conclusion de l'artilce, les auteurs rapportent,

À l'échelle mondiale, les infections bactériennes résistantes aux antibiotiques sont responsables de plus de 750 000 décès par an et on estime que la mortalité atteindra environ 10 millions par an d'ici 2050. L'avenir semble sombre sans autres options de traitement, car les antibiotiques deviennent de plus en plus inefficaces; l'étude du potentiel thérapeutique des bactériophages et l'utilisation de la phagothérapie comme stratégie clinique standard pour traiter les infections pourraient être notre moyen de sortir de cette crise. Les phages ont un potentiel prometteur pour être utilisés comme interventions thérapeutiques dans le traitement des infections bactériennes résistantes aux antibiotiques. Cependant, il existe encore des limitates qui doivent être abordées afin de permettre à la phagothérapie de devenir une stratégie standard dans la pratique clinique. L'un d'eux est la production de préparations de phages robustes et fiables, un problème critique. Les produits pharmaceutiques à bas de phages doivent remplir de nombreux critères, tels que la question de la stabilité sur de longues périodes de temps et l'aptitude à l'administration (par exemple, la nébulisation) tout en permettant également une libération ciblée, pour n'en nommer qu'un. En raison de leur nature comparativement instable en tant qu'entités biologiques, en particulier par rapport aux médicaments compoés de petites molécules, de nouvelles formulations pharmaceutiques pourraient devoir être développées pour les phages à usage thérapeutique. Ces dernières années, des progrès ont été réalisés dans le domaine, et une pléthore d'options sont facilement disponibles pour l'encapsulation et la délivrance de phages. Alors que les bactériophages pourraient ne pas être en mesure de remplacer les composés antibiotiques chimiques, l'avenir verra probablement une coexistence des deux stratégies, avec la phagothérapie comme arme supplémentaire contre le monde bactérien, éventuellement utilisée en combinaison avec des antibiotiques plus souvent que seule. Pour atteindre ce statut, cependant, des méthodes de préparation robustes pour la délivrance ciblée de phages à usage thérapeutique doivent être établies.

Décontamination de Escherichia coli O157:H7 sur de laitue romaine à l'aide d'un nouvelle lysine de bactériophage

«Décontamination de Escherichia coli O157:H7 sur de laitue romaine à l'aide d'un nouvelle lysine de bactériophage», source International Journal of Food Microbiology.

Faits saillants

• Nous avons développé une nouvelle lysine de phage, PlyEc2, afin de tuer E. coli pathogène sur des produits.
• PlyEc2 a montré une puissante activité de destruction contre les principaux pathogènes d'origine alimentaire in vitro
• Une seule dose de PlyEc2 peut tuer 99,7% des E. coli O157:H7 présents sur de la laitue contaminée
• La décontamination avec PlyEc2 préserve l'attrait sensoriel de la laitue traitée
• Les lysines peuvent décontaminer efficacement les aliments peu transformés des bactéries Gram-négatif

Résumé

Les légumes crus sont un aliment essentiel pour une alimentation saine, mais leur consommation accrue augmente le risque de maladies d'origine alimentaire. La contamination des salades vertes par Escherichia coli producteurs de shigatoxines (STEC) O157:H7 a causé des maladies graves et d'importantes pertes économiques presque chaque année aux États-Unis au cours des 10 dernières années. Pour réduire le risque d'infections causées par des produits contaminés, des approches basées sur un virus bactérien - communément appelé bactériophage ou phage - ont récemment commencé à susciter l'intérêt parmi d'autres stratégies antimicrobiennes. Les phages pénètrent dans les cellules bactériennes pour se reproduire et provoquent la lyse cellulaire afin de libérer leur descendance phagique à la fin de leur cycle d'infection. Cet effet lytique est causé par des lysines, des enzymes codées par phages qui ont évolué pour dégrader la paroi cellulaire bactérienne entraînant une lyse hypotonique. Lorsqu'elles sont appliquées à l'extérieur sous leur forme purifiée, ces enzymes sont capables de tuer les bactéries sensibles au contact d'une manière similaire. Leurs propriétés bactéricides uniques ont fait des lysines des agents antimicrobiens efficaces dans une variété d'applications, du traitement des infections multirésistantes chez l'homme au contrôle de la contamination bactérienne dans plusieurs domaines, y compris la sécurité microbiologique des aliments. 

Nous décrivons ici une nouvelle lysine, à savoir PlyEc2, avec une puissante activité bactéricide contre les principaux pathogènes Gram négatif, notamment E. coli, Salmonella, Shigella, Acinetobacter et Pseudomonas. PlyEc2 a montré une activité bactéricide élevée contrae les STEC à une concentration de 12,5 μg/ml dans différentes conditions de pH. Cette lysine a également permis de réduire le titre bactérien de plusieurs souches bactériennes pathogènes in vitro de plus de 5 unités logarithmiques, aboutissant à une stérilisation complète. Surtout, PlyEc2 s'est avéré être un puissant agent de décontamination des produits dans sa capacité à éliminer 99,7% des STEC O157:H7 contaminant dans notre modèle de feuille de laitue romaine. PlyEc2 a également pu éradiquer 99,8% des bactéries contaminant la solution de lavage, réduisant considérablement le risque de contamination croisée pendant le processus de lavage. Un panel d'évaluation sensorielle a constaté que le traitement avec PlyEc2 ne modifiait pas la qualité visuelle et tactile des feuilles de laitue par rapport à des feuilles non traitées. Notre étude est la première à décrire un traitement à la lysine très efficace pour maîtriser la contamination par des pathogènes Gram négatif sur de la laitue réfrigérée sans ajout d'agents déstabilisants de la membrane.

Cataloguer l'arsenal caché de la nature: les virus qui infectent les bactéries

Image artistique des phages. (Crédit Antara Mutalik)

«Cataloguer l'arsenal caché de la nature: les virus qui infectent les bactéries», source Doe/Lawrence Berkeley National Laboratory.

Une nouvelle approche génétique peut accélérer l'étude des interactions phages-microbes avec des implications pour la santé, l'agriculture et le climat.

Des scientifiques recherchent continuellement des moyens nouveaux et améliorés afin de lutter contre les bactéries, que ce soit pour éliminer les souches pathogènes ou pour modifier des souches potentiellement bénéfiques. Et malgré les nombreux médicaments intelligents et outils de génie génétique inventés par les humains pour ces tâches, ces approches peuvent sembler maladroites par rapport aux attaques finement réglées menées par des phages, les virus qui infectent les bactéries.

Les phages, comme d'autres parasites, sont des moyens en constante évolution pour cibler et exploiter leur souche bactérienne hôte spécifique, et à leur tour, les bactéries sont en constante évolution des moyens pour échapper aux phages. Ces batailles perpétuelles pour la survie produisent des arsenaux moléculaires incroyablement diversifiés que les chercheurs ont hâte d'étudier, mais cela peut être fastidieux et laborieux.

Pour mieux comprendre ces stratégies défensives, une équipe dirigée par des scientifiques du Berkeley Lab vient de développer une nouvelle méthode efficace et peu coûteuse. Comme indiqué dans PLOS Biology, l'équipe a montré qu'une combinaison de trois techniques peut révéler les récepteurs bactériens que les phages exploitent pour infecter la cellule, ainsi que les mécanismes cellulaires utilisés par les bactéries pour répondre à une infection par phages.

«Malgré près d'un siècle de travail moléculaire, les mécanismes sous-jacents des interactions phage-hôte ne sont connus que pour quelques paires, où l'hôte est un organisme modèle bien étudié qui peut être cultivé en laboratoire», a déclaré l'auteur correspondant Vivek Mutalik, chercheur au sein de la division Génomique environnementale et biologie des systèmes (EGSB) du Berkeley Lab. «Cependant, les phages représentent les entités biologiques les plus abondantes sur Terre et, en raison de leur impact sur les bactéries, ils sont les principaux moteurs des cycles des nutriments environnementaux, de la production agricole et de la santé humaine et animale. Il est devenu impératif d’acquérir des connaissances plus fondamentales sur ces interactions afin de mieux comprendre les microbiomes de la planète et de développer de nouveaux médicaments, tels que des vaccins à base de bactéries ou des cocktails de phages pour traiter les infections résistantes aux antibiotiques.»

L’approche en trois volets de l’équipe, appelée bibliothèques de perte de fonction et de gain de fonction avec code-barres, utilise la technique établie de création de suppressions de gènes et d’augmentation de l’expression des gènes pour identifier les gènes que les bactéries utilisent pour échapper aux phages. Ces informations indiquent également aux scientifiques quels récepteurs les phages ciblent sans avoir à analyser les génomes des phages. (Cependant, les scientifiques prévoient d'adapter la technique pour une utilisation sur les virus à l'avenir, pour en apprendre encore plus sur leur fonction.)

Mutalik et ses collègues ont testé leur méthode sur deux souches de E. coli connues pour être ciblées par 14 phages génétiquement divers. Leurs résultats ont confirmé que la méthode fonctionne correctement en révélant rapidement la même suite de récepteurs de phages qui avait été précédemment identifiée au cours de décennies de recherche, et a également fourni de nouveaux résultats qui ont été manqués dans des études antérieures.

Selon Mutalik, l'approche peut également être étendue pour évaluer simultanément les relations phagiques pour des centaines de bactéries prélevées dans divers environnements. Cela permettra aux scientifiques d’étudier beaucoup plus facilement la «matière noire» biologique de la planète, qui fait référence aux micro-organismes incultes et donc mal compris qui abondent dans de nombreux environnements. En fait, on estime que 99% de tous les micro-organismes vivants ne peuvent pas être cultivés dans un laboratoire.

L’approche de l’équipe représente également une opportunité de normaliser les ressources génétiques utilisées dans la recherche sur les phages, qui a toujours été un processus ad hoc et très variable, et de créer des réactifs et des ensembles de données partageables.

«Le rôle des phages est un énorme 'connu-inconnu'», car nous savons qu'il y a des phages partout, mais nous ne savons presque rien de plus. Par exemple, nous comprenons moins de 10% des gènes codés dans les génomes de phages précédemment séquencés», a déclaré Mutalik. «Maintenant que nous avons enfin un outil rationalisé pour examiner les phages, il y a de nombreuses questions passionnantes auxquelles nous pouvons commencer à répondre et une opportunité de faire une différence dans le monde.»

La structure des tunnels d'ADN phagiques élucidée en résolution atomique, une étape méthodologique vient d'être franchie

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Légende de la photo. Vue d'artiste de phages de la famille des Siphoviridae (jaune et bleu) infectant une bactérie (vert). La section d'image agrandie (cercle) montre la structure atomique du tunnel d'ADN (jaune) à travers lequel l'ADN phagique est injecté dans la bactérie. Visualisation: Barth van Rossum, FMP.

«La structure des tunnels d'ADN des phages élucidée en résolution atomique, une étape méthodologique vient d'être franchie», source Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie de Berlin.

Les phages peuvent détruire les bactéries et sont donc d'un grand intérêt pour la science.

Les chercheurs du Leibniz Research Institute for Molecular Pharmacology (FMP) à Berlin se sont particulièrement intéressés par le tunnel par lequel les phages acheminent leur ADN dans les bactéries. Maintenant, avec des collègues du centre de recherche de Jülich et de l'hôpital universitaire de Iéna, ils ont élucidé la structure 3D de ce composant phagique crucial par résolution atomique. La combinaison de deux méthodes, RMN du solide et microscopie cryoélectronique, a été la clé du succès. L'étude vient d'être publiée dans la revue Nature Communications.

En raison de l'augmentation de la résistance aux antibiotiques, la recherche s'est de plus en plus concentrée sur les phages.Les phages sont des virus naturels qui ont une propriété très utile: ils font passer leur ADN dans les bactéries et s'y multiplient jusqu'à ce que la cellule bactérienne soit finalement détruite. C'est pourquoi on parle de bactériophages (mangeur de bactérie).

Il a déjà été démontré que cette approche permet de lutter contre les germes multi-résistants. L'année dernière, les gros titres ont ciblé le cas d'une fille en Angleterre qui a été guérie avec des phages génétiquement modifiés d'une infection grave qui ne pouvait plus être traitée avec des antibiotiques.

Mais la phagothérapie est encore loin d'être largement utilisée. On ne comprend pas encore de nombreux principes de base qui seraient importants pour le développement ultérieur de la thérapie. Jusqu'à présent, on ne savait pas à quoi ressemblait l'architecture exacte du tunnel à travers lequel les phages introduisaient leur ADN dans les bactéries. Des scientifiques du Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) à Berlin, ainsi que des collègues du Forschungszentrum Jülich et de l'hôpital universitaire de Iéna, ont maintenant pu élucider la structure 3D de ce composant phagique crucial en résolution atomique.

Conçu pour transporter l'ADN

«La structure et la flexibilité du tunnel d'ADN qui se connecte à la capside en forme d'icosaèdre rappellent quelque peu une colonne vertébrale», explique le professeur Adam Lange du FMP, décrivant l'une des nouvelles perspectives. « Il semble parfaitement conçu pour le transport de l'ADN. »

Les chercheurs ont pu obtenir des informations fascinantes sur la structure et le fonctionnement de ce chemin raffiné de transport d'ADN, avec dans ce cas à un variant du phage SPP1 ; ils ont combiné la RMN à l'état solide et la microscopie cryoélectronique (cryo-EM) de manière innovante. La spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) a été développée par le groupe de travail de Lange spécifiquement pour cette tâche dans le cadre d'une subvention de l'European Research Council ; les examens au microscope électronique ont été réalisés par l'expert en cryo-EM, le professeur Gunnar Schröder du Forschungszentrum Jülich. En outre, de nouveaux algorithmes de modélisation étaient nécessaires pour la combinaison assistée par ordinateur des deux ensembles de données afin de déterminer la structure, qui ont été développés par le professeur Michael Habeck de l'hôpital universitaire de Iéna.

Alors que la RMN à semi-conducteurs peut être utilisée pour afficher des structures flexibles et les moindres détails, le cryo-EM offre une vue d'ensemble de l'architecture globale. L'image résultante montre que six protéines gp17.1 s'organisent en anneau, ces anneaux sont placés les uns sur les autres et forment ainsi un tunnel creux. Les anneaux sont reliés les uns aux autres via des lieurs flexibles, ce qui rend le tunnel très flexible. «Nous pouvons maintenant comprendre comment l'ADN chargé négativement se repousse sur la paroi interne également chargée négativement du tunnel flexible et glisse à travers elle en douceur», explique Maximilian Zinke de FMP, premier auteur de l'étude. «De cette façon, les bactéries sont finalement détruites.»

Jalon pour la biologie structurale intégrée

De l'avis du chef du groupe de travail Adam Lange, les travaux ont non seulement permis à la recherche sur les phages de faire un bon pas en avant, mais aussi la «biologie structurale intégrée», avec la combinaison des deux méthodes complémentaires.

Un projet européen utilise des phages pour lutter contre Campylobacter chez les volailles

« Un projet européen utilise des phages pour lutter contre Campylobacter chez les volailles », source Food Safety News.

Un projet européen a développé un moyen de contribuer au biocontrôle de Campylobacter et de réduire sa prévalence dans le secteur avicole.

Les travaux se concentrent sur le développement d'une solution à base de bactériophages à utiliser comme antimicrobien naturel au sein de l'élevage (avant abattage), lors de l'abattage et dans les installations de transformation (après abattage). Les mesures de contrôle standard au niveau des élevages reposent actuellement sur l'utilisation d'antibiotiques.

Le projet, appelé Campylobacter-Specific Nullification via Innovative Phage-Mediated Enteropathogen Reduction (C-SNIPER), est dirigé par AZTI, un centre technologique en Espagne. Il a reçu un financement d'EIT Food, qui fait partie de l'Institut européen d'innovation et de technologie (EIT), un organisme de l'Union européenne.

La volaille est la viande la plus consommée dans l'UE, la Pologne, l'Italie, l'Espagne et l'Allemagne étant les principaux producteurs. Cependant, la consommation de produits à base de volaille est également considérée comme la principale voie de la campylobactériose, la maladie d'origine alimentaire la plus fréquemment signalée en Europe.

Pas encore de règlement européen

Après un an de projet, un prototype d'une solution avec des phages contre Campylobacter a été obtenu, optimisé et mis en production à une échelle pilote.

Une étude auprès des producteurs et des consommateurs de volaille a révélé une forte acceptation respectivement à 90 pour cent et 85 pour cent pour l'utilisation de bactériophages pour la biosécurité de la production de volailles.

D'autres stratégies de réduction telles que les mesures de biosécurité, la réduction de l'âge d'abattage, la vaccination, l'utilisation de pré-/probiotiques ou d'autres antimicrobiens comme additifs alimentaires ont été proposées mais ne résolvent pas complètement le problème du contrôle de Campylobacter.

Il n'existe pas encore de réglementation en Europe sur l'application des bactériophages dans la production alimentaire, de sorte qu'ils ne peuvent pas être utilisés. Certains pays de l'UE les autorisent pour des applications spécifiques selon les normes nationales. Les phages pourraient également être appliqués aux aliments destinés à l'exportation vers des pays où l'utilisation est autorisée. La Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis a approuvé des produits à base de phages pour Listeria, Salmonella et E. coli, mais aucun produit spécifique à Campylobacter n'est encore disponible dans le commerce.

Préalablement à l'autorisation des bactériophages, l'Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA) a émis plusieurs avis favorables à l'utilisation de phages pour des applications alimentaires. Cependant, l'agence a également déclaré que davantage de données sont nécessaires pour conclure sur l'efficacité des bactériophages dans la réduction des niveaux de contamination par les bactéries pathogènes.

Produit commercial en deux ans

Le projet C-SNIPER validera les normes de base pour l'application pratique et commerciale des bactériophages spécifiques de Campylobacter et fournira de nouvelles preuves pour soutenir la future réglementation européenne sur l'application des phages.

Les autres partenaires sont l'Institut de reproduction animale et de recherche sur les aliments en Pologne, l'Université de Turin, et ORA Societá Agricola d'Italie et le Phage Technology Center, Allemagne.

La deuxième étape du projet, qui se poursuit jusqu'en 2021, comprend l'augmentation de la production, le développement de business plans et des essais de validation in vivo pour confirmer que le cocktail à base de phages conçu est significativement efficace sur la viande de volaille.

L'objectif ultime est de commercialiser le produit dans les établissements de production et de transformation de volailles dans le monde entier au cours des deux prochaines années.

Une molécule mystère dans les bactéries se révèle être un gardien

« Une molécule mystère dans des bactéries se révèle être un gardien », source Weizmann Institute of Science via EurekAlert!

Des structures inhabituelles dans les cellules bactériennes empêchent l'infection virale de se propager; une liste de nouvelles structures pourrait fournir des outils biotechnologiques améliorés.

Des structures hybrides particulières appelées rétrons qui sont moitié ARN, moitié ADN simple brin se trouvent dans de nombreuses espèces de bactéries. Depuis leur découverte il y a environ 35 ans, les chercheurs ont appris à utiliser les rétrons pour produire des brins simples d'ADN en laboratoire, mais personne ne savait quelle était leur fonction dans les bactéries, malgré de nombreuses recherches sur le sujet.

Dans un article publié dans Cell, une équipe du Weizmann Institute of Science rapporte sur la résolution du mystère de longue date: les rétrons sont des «gardes» du système immunitaire qui assurent la survie de la colonie bactérienne lorsqu'elle est infectée par des virus. En plus de découvrir une nouvelle stratégie utilisée par les bactéries pour se protéger contre les infections virales - une stratégie qui est étonnamment similaire à celle employée par le système immunitaire des plantes - la recherche a révélé de nombreux nouveaux rétons qui pourraient, à l'avenir, ajouter à la boîte à outils à l'édition génomique.

L'étude, menée dans le laboratoire du professeur Rotem Sorek du département de génétique moléculaire de l'Institut, a été dirigée par Adi Millman, le Dr Aude Bernheim et Avigail Stokar-Avihail dans son laboratoire. Sorek et son équipe n'ont pas cherché à résoudre le mystère du rétron; ils recherchaient de nouveaux éléments du système immunitaire bactérien, en particulier des éléments qui aident les bactéries à repousser les infections virales.

Leur recherche a été facilitée par leur découverte récente que les gènes du système immunitaire des bactéries ont tendance à se regrouper dans le génome au sein de soi-disant îles de défense. Lorsqu'ils ont découvert la signature unique de Retron dans une île de défense bactérienne, l'équipe a décidé d'enquêter plus avant.

Leurs recherches initiales ont montré que ce rétron était définitivement impliqué dans la protection des bactéries contre les virus appelés phages, spécialisés dans l'infection des bactéries. Alors que les chercheurs ont examiné de plus près des rétons supplémentaires situés à proximité de gènes de défense connus, ils ont constaté que les rétons étaient toujours connectés - physiquement et fonctionnellement - à un autre gène. Lorsque le gène d'accompagnement ou le rétron était muté, les bactéries réussissaient moins bien à combattre l'infection phagique.

Les chercheurs se sont alors mis à rechercher d'autres complexes de ce type dans les îles de défense. Finalement, ils ont identifié quelque 5 000 retrons, dont beaucoup étaient nouveaux, dans différents îlots de défense de nombreuses espèces bactériennes.

Pour vérifier si ces rétons fonctionnent généralement comme des mécanismes immunitaires, les chercheurs ont transplanté de nombreux rétons, un par un, dans des cellules bactériennes de laboratoire dépourvues de rétons. Comme ils le soupçonnaient, dans un grand nombre de ces cellules, ils ont trouvé des rétons protégeant les bactéries de l'infection par des phages.

Comment les retrons font-ils cela? En se concentrant sur un type particulier de rétron et en retraçant ses actions face à une infection phagique, l'équipe de recherche a découvert que sa fonction est de provoquer le suicide de la cellule infectée. Le suicide cellulaire, autrefois considéré comme appartenant uniquement à des organismes multicellulaires, est un moyen ultime pour faire avorter une infection généralisée - si le mécanisme de suicide fonctionne assez rapidement pour tuer la cellule avant que le virus ne finisse de se copier et de se propager à d'autres cellules.

Une enquête plus approfondie a montré que les rétons ne détectent pas l'invasion des phages eux-mêmes, mais surveillent plutôt une autre partie du système immunitaire connue sous le nom de RecBCD, qui est l'une des premières lignes de défense de la bactérie. S'il se rend compte que le phage a altéré le RecBCD de la cellule, le rétron active son programme via le second gène lié pour tuer la cellule infectée et protéger le reste de la colonie.

«C'est une stratégie intelligente, et nous avons constaté qu'elle fonctionne de la même manière qu'un mécanisme de garde utilisé dans les cellules végétales», explique Sorek. «Tout comme les virus qui infectent les plantes, les phages sont équipés d'une variété d'inhibiteurs pour bloquer diverses parties de la réponse immunitaire cellulaire. Le rétron, comme un mécanisme de garde connu pour exister dans les plantes, n'a pas besoin de pouvoir identifier tous les inhibiteurs possibles. , juste pour avoir une idée du fonctionnement d'un complexe immunitaire particulier. Les cellules végétales infectées appliquent cette méthode d'infection abortive, tuant une petite région d'une feuille ou d'une racine, dans le but de sauver la plante elle-même. Puisque la plupart des bactéries vivent dans des colonies, cette même stratégie peut favoriser la survie du groupe, même aux dépens des membres individuels.»

Les rétrons sont si utiles en biotechnologie car ils commencent par un morceau d'ARN, qui est le modèle pour la synthèse du brin d'ADN. Ce modèle dans la séquence du rétron peut être remplacé par n'importe quelle séquence d'ADN souhaitée et utilisé, parfois en conjonction avec un autre outil emprunté à la boîte à outils immunitaire bactérienne - CRISPR - pour manipuler les gènes de diverses manières. Sorek et son équipe croient que parmi la liste diversifiée de rétons qu'ils ont identifiés, ils pourraient en cacher plus de quelques-uns qui pourraient fournir de meilleurs modèles pour des besoins spécifiques d'édition de gènes.

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Rangée du haut: des bactéries E. coli contenant un rétron brise les membranes de la cellule environ 15 minutes après l'infection (au centre). Le rouge révèle des trous dans les membranes lorsque les cellules meurent. (À droite) 45 minutes après l'infection par un phage, de nombreuses cellules sont mortes, mais il en reste quelques-unes pour redémarrer la croissance. En bas: les bactéries dépourvues de ce rétron semblent bien au bout de 15 minutes, mais 45 minutes plus tard, les cellules infectées sont mortes et l'ADN viral s'est répandu, en chemin dans les quelques cellules restantes. Crédit Weizmann Institute of Science.

Un virus bactérien a contribué à la propagation d'une nouvelle souche de Salmonella

«Un virus bactérien a contribué à la propagation d'une nouvelle souche de Salmonella», source Quadram Institute.

Des chercheurs de l'Institut Quadram ont impliqué un virus porteur de toxine dans l'émergence d'une nouvelle souche de Salmonella chez le porc.

Salmonella est associée à un grand nombre de cas d'infection d'origine alimentaire entraînant des diarrhées et, dans certains cas, des complications graves. La moitié de toutes les infections à Salmonella dans l'Union européenne sont liées aux porcs, et une nouvelle souche appelée ST34 est dominante chez cet animal d'élevage. Le ST34 s'est maintenant propagé dans les populations de porcs du monde entier et est pandémique.

On sait que de nouvelles souches sont apparues à plusieurs reprises depuis le début des registres de surveillance il y a plus de 60 ans. La souche ST34 est un type de Salmonella appelé Typhimurium, qui représente un quart de toutes les infections à Salmonella. Au Royaume-Uni, plus de la moitié de toutes les infections à Typhimurium sont désormais causées par la souche ST34. Typhimurium a augmenté en proportion de toutes les infections à Salmonella pendant plus d'une décennie, en grande partie en raison de l'émergence de cette nouvelle souche.

Contrairement à Salmonella apparentée appelée Enteritidis qui a été largement contrôlée dans les troupeaux de poules pondeuses au Royaume-Uni, peu de progrès ont été accomplis ces dernières années pour lutter contre Salmonella Typhimurium. Le remplacement occasionnel de la souche épidémique dominante de Typhimurium causant la maladie peut en faire une cible mouvante. Par conséquent, il est important de comprendre pourquoi de nouvelles souches émergent et ce qui les distingue des souches précédentes pour concevoir des moyens de lutter contre ce pathogène.

Les virus sont surtout connus pour être à l'origine de certaines des pires infections chez les humains à travers l'histoire, et la pandémie actuelle de SRAS-CoV-2 ne fait pas exception. Ce sont de très petits paquets de matériel génétique qui nécessitent des cellules pour reproduire leur matériel génétique et, ce faisant, provoquent des maladies. Il existe également des virus, appelés bactériophages, qui utilisent des bactéries pour se répliquer et, ce faisant, tuent la bactérie. Cependant, certains peuvent également se cacher à l’intérieur de la cellule bactérienne en fusionnant avec le matériel génétique de la bactérie.

Dans un nouvel article, publié dans la revue Microbial Genomics, article en accès libre, les chercheurs rapportent que c'est ce qui s'est produit peut-être des centaines de fois lors de l'émergence de la souche pandémique ST34 et que cela a aidé la bactérie à se propager dans le monde.

L'étude a été menée par Eleonora Tassinari et le professeur Rob Kingsley du Quadram Institute et de l'Université d'East Anglia et son groupe de recherche, travaillant avec Public Health England (PHE), Animal and Plants Health Agency (APHA), Earlham Institute et Teagasc Food Research Center. Leur étude a été financée par le Biotechnology and Biological Sciences Research Council, qui fait partie de l'UK Research and Innovation.

Ils ont découvert que l'ancêtre commun de l'épidémie chez les porcs britanniques existait il y a environ 30 ans, mais est passé inaperçu jusqu'en 2005, lorsque la surveillance par l'APHA a détecté pour la première fois le ST34 en faible nombre.

L'analyse de la séquence du génome des infections humaines à l'aide des données de PHE a indiqué qu'un virus bactérien appelé mTmV infectait ST34 à plusieurs reprises à partir de 2002.

En analysant la structure de la population de ST34, il était clair que Salmonella hébergeant le virus mTmV dans son matériel génétique devenait plus nombreux au fil du temps et qu'il avait acquis un avantage concurrentiel sur les autres Salmonella dépourvus de virus. L’inspection plus détaillée du virus a révélé qu’il portait un gène appelé sopE codant pour une «toxine» connue pour aider Salmonella à infecter leurs espèces animales hôtes, à provoquer des diarrhées et à être transmises à de nouveaux hôtes dans l’alimentation humaine et animale.