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

Pourquoi uti­li­ser des virus pour soi­gner des plantes malades ?

Bibliographie

Batinovic, S., Wassef, F., Knowler, S.A., Rice, D.T., Stanton, C.R., Rose, J., Tucci, J., Nittami, T., Vinh, A., Drummond, G.R., Sobey, C.G., Chan, H.T., Seviour, R.J., Petrovski, S., Franks, A.E. (2019). Bacteriophages in natu­ral and arti­fi­cial envi­ron­ments. Pathogens, 8(3), 100. doi:10.3390/pathogens8030100 (lien)

Salmond, G. P. C., & Fineran, P. C. (2015). A cen­tu­ry of the phage : Past, present and future. Nature Reviews Microbiology, 13(12), 777786. doi:10.1038/nrmicro3564 (lien)

Tuttle, M. J. & Buchan, A. (2020). Lysogeny in the oceans : Lessons from culti­va­ted model sys­tems and a rea­na­ly­sis of its pre­va­lence. Environmental micro­bio­lo­gy doi.org/10.1111/14622920.15233 (lien)