Bactériophage

Définition

Les bac­té­rio­phages (aus­si appe­lés phage ou bac­té­rio­vi­rus) sont des micro-orga­nismes retrou­vés abon­dam­ment dans la nature. Il s’a­git de virus infec­tant les bac­té­ries. Des esti­ma­tions indiquent qu’ils seraient même 10 fois plus nom­breux que les bac­té­ries dans l’en­vi­ron­ne­ment. Ces orga­nismes pos­sèdent un maté­riel géné­tique (ADN ou ARN) pro­té­gé par des pro­téines qui forment une “coque pro­tec­trice” appe­lée cap­side. Certains bac­té­rio­phages pos­sèdent aus­si une enve­loppe mais cet élé­ment est pré­sent chez seule­ment virus comme le bac­té­rio­phage phi6.

Morphologie de plusieurs espèces de bactériophages.
Morphologie de plu­sieurs espèces de bac­té­rio­phages. En plus de son rôle de pro­tec­tion, la cap­side per­met éga­le­ment de recon­naitre les bac­té­ries et de se fixer des­sus. Elle pro­tège aus­si le maté­riel géné­tique du virus. La forme de la cap­side peut être sphé­rique (ico­sa­h­édrique) ou for­mer un fila­ment (héli­coï­dale). Des struc­tures plus com­plexes sont trou­vées chez les bac­té­rio­phages à queue.

Ces virus ne pos­sèdent pas la machi­ne­rie cel­lu­laire néces­saire à leur répli­ca­tion et ne peuvent donc pas se mul­ti­plier tout seuls. Ils ont besoin de détour­ner la machi­ne­rie cel­lu­laire des bac­té­ries pour se mul­ti­plier. Les virus sont donc des para­sites dépen­dants d’une cel­lule à infec­ter pour se répli­quer. Les phages sont des virus inof­fen­sifs pour les humains car ils ne peuvent pas détour­ner la machi­ne­rie cel­lu­laire des cel­lules humaines qui est très dif­fé­rente de celle des bactéries.

Comparaison de la taille d'une bactérie et de plusieurs bactériophages.
Comparaison de la taille d’une bac­té­rie et de plu­sieurs bactériophages.

Cycle viral d’un bactériophage

Le cycle viral d’un bac­té­rio­phage com­mence par la recon­nais­sance d’un site de fixa­tion (récep­teur) sur la mem­brane bac­té­rienne. L’étape sui­vante cor­res­pond à l’in­jec­tion du génome virale dans la bac­té­rie. Selon les bac­té­rio­phages, la cap­side peut ren­trer dans la bac­té­rie (ex : bac­té­rio­phage phi6) ou alors res­ter dehors une fois le maté­riel géné­tique viral injec­té (ex : bac­té­rio­phage T4).

Certains bac­té­rio­phages vont réa­li­ser un cycle lytique qui se carac­té­rise par la pro­duc­tion de virus puis la lyse de l’hôte. D’autres au contraire vont réa­li­ser un cycle lyso­gé­nique (aus­si appe­lé inté­gra­tif) lorsque leur maté­riel géné­tique s’intègre dans le génome de la bac­té­rie. La lyso­gé­nie est effec­tuée par les bac­té­rio­phages dits “tem­pé­rés”. On parle de “pro­phage” pour dési­gner un phage inté­gré dans un génome bac­té­rien. Ils peuvent reprendre un cycle lytique lors de cer­taines condi­tions envi­ron­ne­men­tales telles qu’un stress ou des dom­mages à l’ADN. Les pro­phages peuvent être com­pa­rés à des “bombes à retar­de­ment” qui explosent seule­ment lorsque les condi­tions deviennent néfastes pour leur hôte.

Schéma comparant le cycle lytique et lysogénique

Transfert de gènes via des bactériophages : transduction

Les bac­té­rio­phages sont des acteurs du trans­fert de gènes entre bac­té­ries. Le trans­fert de gènes entre bac­té­ries peut ain­si se faire par un bac­té­rio­phage qui a encap­su­lé une par­tie de l’ADN de la bac­té­rie hôte au lieu de son propre maté­riel géné­tique viral. Dans ce cas lorsque cette par­ti­cule virale recon­naît une cel­lule hôte, elle va injec­ter un frag­ment d’ADN bac­té­rien qui pour­ra être conser­vé, ou non, par l’hôte. On parle de trans­duc­tion pour dési­gner ce méca­nisme de trans­fert de gènes.

Les bac­té­rio­phages lyso­gé­niques ne sont pas juste des “machines à tuer”. Ils inter­viennent aus­si dans le trans­fert de gènes entre bac­té­ries. En effet, lors d’erreurs de l’excision du maté­riel géné­tique viral, une par­tie de l’ADN de l’hôte peut être trans­por­té avec. Dans ce cas, lors de l’infection d’une nou­velle cel­lule, du maté­riel géné­tique bac­té­rien est appor­té en même temps que celui du virus.

Billets de blogs parlant de bactériophage

Bibliographie

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