Les chercheurs de l'Université de Tel-Aviv expliquent comment les virus décident de devenir bons ou mauvais

Une étude menée par la doctorante Polina Guler du laboratoire du Prof. Avigdor Eldar de l'Ecole Shmunis de biomédecine et de recherche sur le cancer de l'Université de Tel-Aviv, a décrypté le mécanisme décisionnel complexe par lequel les virus choisissent de devenir violents ou au contraire de rester amicaux envers les bactéries qui les hébergent, exploitant pour cela à leur profit le système de défense de ces cellules, conçu pour les protéger contre eux.

polina avigdor580La recherche, menée en coopération avec d'autres membres du laboratoire du Prof. Eldar, a été publiée dans la revue scientifique Nature Microbiology.

Les bactériophages, ou phages, sont des virus qui attaquent les bactéries et les utilisent pour se multiplier et se propager. En dépit de leur nom agressif (« bactériophage » signifiant en grec « dévoreurs de bactéries »), ils adoptent souvent un mode de fonctionnement « paisible », s'incorporant à l'ADN de leur cellule hôte où ils restent à l'état dormant. Dans de nombreux cas, les virus peuvent même entretenir une relation symbiotique et mutuellement bénéfique avec la bactérie qui les héberge, ses gènes aidant celle-ci à prospérer.

Tuer son hôte

Selon le Prof. Eldar, les phages ont en fait tendance à préférer rester dans cet état dormant, la bactérie répondant à leurs besoins et les aidant à se reproduire en toute sécurité. Des recherches antérieures menées dans son laboratoire montrent qu'ils décident de devenir violents en réponse à deux types d'informations : l'état de santé de leur hôte et les signaux reçus de l'extérieur indiquant la proximité d'autres phages.

« Un phage ne peut pas infecter une cellule qui contient déjà un autre phage du même type. Par conséquent, même quand il détecte que son hôte est endommagé, s'il reçoit en même temps des signaux indiquant la présence d'autres phages à proximité, il choisira de rester chez son hôte actuel, en espérant que celui-ci se rétablisse. En revanche, s'il ne détecte pas de signal venant de l'extérieur, il « comprend » qu'il peut y avoir de la place pour lui chez un autre hôte à proximité. Il va alors devenir violent, se reproduire rapidement, tuer la bactérie qui l'héberge, et passer à sa prochaine victime », explique le Prof. Eldar.

Dans la nouvelle étude, le Prof. Eldar et ses collègues ont décrypté le mécanisme par lequel le virus prend ces décisions. « Nous avons découvert qu'au cours de ce processus, le phage utilise en fait le système développé par la bactérie pour le combattre », explique Polina Guler. « Lorsqu'il ne perçoit aucun signal externe indiquant la présence d'autres phages dans les bactéries voisines, et qu'il a donc de bonnes chances de trouver un nouvel hôte, il active un mécanisme qui neutralise le système de défense de la bactérie qui l'héberge. Une fois ce système neutralisé, il entre en mode violent, se réplique et tue son hôte. Par contre, s'il reçoit beaucoup de signaux de l'extérieur, il choisit la deuxième stratégie, et au lieu de neutraliser le système de défense de la bactérie, il l'utilise pour se mettre en mode dormant ».

La course aux armements entre bactéries et virus

« La recherche révèle un nouveau niveau de sophistication dans la course aux armements entre bactéries et virus », ajoute le Prof. Eldar. « Jusqu'à aujourd'hui, la plupart des études sur le système immunitaire bactérien se sont principalement axées sur le traitement des virus violents uniquement. Les mécanismes liés à l'interaction entre les bactéries et les virus à l'état dormant restent beaucoup moins connus. En fait les bactéries ont également intérêt à maintenir les virus à l'état dormant, d'abord pour survivre, mais aussi parce que les gènes des phages dormants peuvent contribuer à leur propre fonctionnement », explique-t-il.

« Ces résultats sont intéressants pour plusieurs raisons. L'une d'entre elles est qu'il existe des bactéries, comme celle qui provoque le choléra, qui deviennent plus violentes si elles contiennent des phages dormants, leurs principales toxines nuisibles étant en fait codées dans le génome du phage, intégré dans l'ADN de la bactérie », explique le Prof. Eldar. « En outre, les phages peuvent également être utilisés contre les bactéries pathogènes en remplacement des antibiotiques, et pour cela, il est important de comprendre leurs mécanismes d’action. Enfin, nous étudions les phages pour mieux comprendre le fonctionnement des virus en général, et de nombreux virus qui causent des maladies chez les humains peuvent également alterner entre l’état violent et l’état dormant ».

 

Photo :

De gauche à droite: le Prof. Avigdor Eldar et Polina Guler 

(Crédit: Université de Tel-Aviv)

 

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