Les scientifiques révèlent la structure moléculaire d'un bactériophage complexe

Le mot « virus » est souvent associé à des connotations négatives. Il est toutefois important de noter que tous les virus ne sont pas nuisibles. En fait, de nombreux virus vivent dans notre corps et jouent un rôle important dans notre santé. Un exemple est celui des bactériophages, des virus qui infectent les bactéries et peuvent être utilisés pour contrôler les infections bactériennes.

Ces virus sont connus pour avoir des formes plus complexes et n’ont jamais été étudiés en détail au niveau atomique auparavant. Ils peuvent être conçus pour mieux répondre aux applications d’intérêt humain, par exemple en offrant une alternative à l’utilisation d’antibiotiques.

Des scientifiques de l'Institut des sciences et technologies d'Okinawa (OIST), en collaboration avec leurs collaborateurs internationaux de la MSU de Moscou et de Shenzhen et de l'Academia Sinica de Taiwan, ont étudié l'architecture moléculaire du tequintavirus, également connu sous le nom de bactériophages de type T5, pour comprendre comment ces les virus sont organisés au niveau moléculaire.

Les virus T5 sont des virus non enveloppés dont la tête a une forme icosaédrique et contient l'ADN viral et une queue flexible non contractile, qui sert de canal pour l'injection d'ADN dans la cellule hôte bactérienne.

Les scientifiques ont obtenu des modèles atomiques pour tous les composants structurels du virus. C’est la première fois qu’un virus à queue flexible est révélé dans son intégralité à ce niveau de détail. Les résultats de leur étude ont été publiés dans la revue Communications naturelles et jeter les bases de futures études sur le mécanisme d’infection de ces virus.

“Pour concevoir et modifier efficacement ces virus à des fins spécifiques, nous devons connaître leur organisation au niveau atomique et les mécanismes par lesquels ils infectent leurs bactéries cibles. Pour ces raisons, nous avons décidé d'utiliser la cryomicroscopie électronique pour visualiser le bactériophage DT57C à haute résolution dans son intégralité”, a expliqué le professeur Matthias Wolf, chef de l'unité de cryomicroscopie électronique moléculaire.

Les chercheurs travaillant sur les phagothérapies, qui utilisent des bactériophages pour traiter les infections bactériennes dans les cultures agricoles, la pisciculture et d’autres domaines, peuvent bénéficier des résultats de cette étude. “Les connaissances structurelles que nous avons acquises peuvent permettre l'ingénierie de bactériophages dotés d'une capacité améliorée à tuer ces agents pathogènes bactériens”, a ajouté le professeur Wolf.

Cela signifie-t-il que les bactériophages sont de « bons » virus ? Le Dr Rafael Ayala, auteur principal du document de recherche, a expliqué que ces virus sont bons lorsque leurs actions nous profitent et mauvais lorsqu'ils nous nuisent, comme c'est le cas des bactéries.

Un exemple des avantages que les bactériophages peuvent nous apporter est leur utilisation en thérapie génique. “L'une des façons de distribuer des gènes aux cellules est de les insérer dans un virus humain qui a été modifié de deux manières, premièrement pour ne pas provoquer de maladie, et deuxièmement pour porter également les gènes que vous souhaitez introduire pour guérir une maladie spécifique. De cette manière, le virus est utilisé comme véhicule pour introduire un remède”, a déclaré le Dr Ayala.

L’un des principaux défis de la recherche était de reconstruire le bactériophage dans son ensemble à partir de micrographies électroniques de manière très détaillée, et pas seulement certains de ses composants. Le bactériophage DT57C comprend une tête, un cou, une queue et une plaque de base au bout de la queue. Beaucoup de ces composants sont flexibles et peuvent se déplacer librement, ce qui rend difficile la visualisation détaillée de leur architecture moléculaire, tout comme il est difficile de prendre une bonne photo d'un objet qui se déplace rapidement.

Pour y faire face, les chercheurs ont développé de nouvelles méthodes qu’ils envisagent d’appliquer à d’autres virus aux formes complexes. “Nous avons dû réfléchir à de nouvelles façons de résoudre les problèmes que nous avons rencontrés et nous pensons que les méthodes développées dans cette étude intéresseront de nombreux chercheurs étudiant les virus”, a expliqué le Dr Ayala. “La phagothérapie est un domaine de recherche actif et il est très probable que nous verrons ces traitements au cours de notre vie.”

L’utilisation de virus pour modifier les bactéries est un domaine d’intérêt considérable, car les bactéries sont au cœur de nombreux processus naturels et artificiels, notamment le recyclage des nutriments, la symbiose, la bioremédiation (les bactéries sont utilisées pour nettoyer les polluants environnementaux) et la production alimentaire. Cette recherche sera utile pour concevoir des virus destinés à lutter contre les maladies bactériennes qui affectent les humains, les plantes et d'autres organismes.