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Les virus bactériophages du mucus nous préservent des infections

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Quelle est la différence entre un bon et un mauvais virus ? Le mauvais virus nous rend malade, alors que le bon, comme les bactériophages, nous protège des infections bactériennes. Ces derniers, très présents dans le mucus, pourraient même faire partie intégrante de notre système immunitaire, comme le montre une étude. Un exemple de symbiose entre animaux et virus ?

Ces bactériophages (en vert) s'en prennent à la bactérie Escherichia coli (en jaune) en injectant leur génome dans leur proie. À l'avenir, ils pourraient contribuer à des traitements contre les infections. © Carol Potear, NIH

Atchoum ! Lors d'un éternuement, une expiration brutale et réflexe permet d'expulser le mucus nasal, ou morve, à très grande vitesse. Dans le cas d'une irritation par un corps étranger, ce processus permet à l'organisme de se débarrasser d'un pathogène emprisonné dans ce liquide visqueux.

Par cet exemple, on comprend en quoi le mucus, retrouvé dans les voies respiratoires et digestives, joue un rôle dans notre immunité. Mais ce n'est pas tout. Dans une étude publiée dans les Pnas, des chercheurs, dirigés par Jeremy Barr de l'université d’État de San Diego (Californie, États-Unis), viennent de montrer que ces mucosités étaient riches en bactériophages, des virus spécialisés dans la chasse aux bactéries. Mais surtout, qu'ils pourraient devenir des acteurs importants de notre système immunitaire, car leur population pourrait être régulée par une coévolution avec l'organisme. Quelques explications s'imposent...

Les bactériophages du mucus protègent les cellules

Des anémones de mer aux mammifères, en passant par les vers ou les poissons, tous ces animaux possèdent du mucus. Cette substance est faite de mucine, qui se compose d'une protéine faisant office de colonne vertébrale, surmontée de chaînes glucidiques appelées glycanes. Celles-ci sont très variables. Autour, on trouve un mélange de molécules et de nutriments qui permettent de piéger autant des microbes que des bactéries, tout en les gardant à bonne distance des tissus sous-jacents. En surface du mucus, il y a beaucoup de bactéries mais les couches les plus profondes sont quasiment stériles. À ce titre, il peut être comparé à une barrière jouant un rôle important dans les défenses d'un organisme.

Les bactériophages sont des virus ayant cette forme caractéristique. Chacun d'entre eux est spécifique à une seule espèce bactérienne. © Magoo0311, Flickr, cc by 2.0

Jeremy Barr et ses collègues ont constaté que ce mucus, chez toutes ces espèces, était en moyenne quatre fois plus riche en bactériophages (ces virus tueurs de bactéries), que les régions voisines de l'organisme sans mucus. On sait que ces phages se trouvent partout là où leurs proies sont présentes. Mais une telle différence de concentration a de quoi surprendre.

Les auteurs ont donc fait croître du tissu pulmonaire in vitro. Celui-ci présentait la particularité de ne pas sécréter de mucus protecteur. La bactérie Escherichia coli a ensuite été déposée et a infecté les cellules durant la nuit. Le lendemain matin, la moitié des cellules pulmonaires étaient mortes. En revanche, lorsque l'expérience est reproduite, mais cette fois avec du mucus et des bactériophages, les taux de survie ont été multipliés par trois.

Des virus comme membres permanents du système immunitaire

L'analyse plus fine des bactériophages montre qu'à la surface de leur capside, ils disposent de molécules semblables à des antigènes qui reconnaissent spécifiquement certains glycanes de la mucine. Ces glycanes leur permettent de se fixer dans le mucus tout en attendant leur proie spécifique. Les auteurs suggèrent alors une plausible coévolution entre l'hôte animal et le phage. L'organisme produirait les groupements glucidiques permettant aux bactériophages combattant les bactéries pathogènes les plus courantes d'y proliférer, de manière à disposer d'une armée prête à se battre au niveau du mucus. Cette substance visqueuse disposerait alors d'une sorte de mémoire immunitaire. Ce serait un bel exemple de symbiose entre un virus et son hôte, si cela venait à être démontré.

Mais cela soulève de nombreuses questions. Par exemple, comment ces virus reconnaissent les microbes pathogènes tout en épargnant les communautés bactériennes symbiotiques, comme celles composant la flore intestinale ? Des maladies inflammatoires chroniques des intestins sont connues pour être causées par un excès de certaines bactéries symbiotiques (prenant le dessus sur d'autres), et sont liées avec un déficit de mucosités. Faut-il désormais regarder du côté des bactériophages pour mieux les comprendre ?

Cette découverte ouvre donc de nouvelles perspectives dans la lutte contre les infections, mais également contre de multiples pathologies, dans lesquelles la flore intestinale joue un rôle. Pendant ce temps, Jeremy Barr imagine déjà soigner des maladies, en utilisant un mucus présentant les glycanes spécifiques aux bactériophages qui combattent le pathogène occasionnant le trouble. Pas sûr qu'il réussisse à nous faire facilement avaler la pilule...

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