Quand Isabelle Holdaway a développé une infection bactérienne grave après une transplantation pulmonaire, elle avait peu d'options de traitement. L'infection s'est propagée dans tout son corps et était résistante aux antibiotiques. Cependant, elle a fait une récupération étonnante grâce aux virus génétiquement modifiés qui ont tué les bactéries.
L'histoire d'Isabelle Holdaway

Isabelle Holdaway avait 15 ans lorsqu'elle a subi une greffe de poumon à cause de la mucoviscidose. Étant donné que la transplantation d'organes oblige les patients à prendre des médicaments qui inhibent leur système immunitaire, Holdaway était sensible aux infections. Les médecins croient qu'elle avait déjà la bactérie Mycobacterium abscessus
dans son système, car elle est courante chez les patients atteints de mucoviscidose.

Les médicaments immunosuppresseurs ont permis aux bactéries de se développer de façon incontrôlable dans son corps. Elle a développé une infection grave dans sa poitrine, son foie, son torse et d'autres parties du corps. L'infection était résistante aux antibiotiques, alors les médecins de l'hôpital Great Ormond Street au Royaume-Uni l'ont envoyée à domicile pour des soins palliatifs avec peu d'espoir de guérison.

La mère de Holdaway a recherché des options de traitement en ligne et a découvert la thérapie par phages. Les phages sont des virus qui peuvent tuer les bactéries, et les chercheurs les expérimentent depuis de nombreuses années. Holdaway a reçu un traitement de phage expérimental qui lui a sauvé la vie.
Comment les phages tuent les bactéries

Les bactériophages ou phages sont des virus qui peuvent tuer les bactéries. Bien qu'ils aient des formes et des tailles différentes, les phages ont tendance à avoir de l'ADN ou de l'ARN. Découverts dans les années 1900, les phages ont aidé à traiter les infections bactériennes telles que le choléra. Cependant, la découverte de la pénicilline en 1928 a détourné l'attention des phages à mesure que les antibiotiques devenaient populaires.

Puisque les phages sont des virus, ils ne peuvent pas se reproduire sans infecter un hôte. Les bactériophages ont tendance à suivre deux processus généraux pour infecter les bactéries: le cycle lytique et le cycle lysogène. Dans le cycle lytique, les phages infectent les bactéries, prennent le contrôle des cellules et les utilisent pour produire plus de phages jusqu'à ce que les cellules se lysent ou éclatent.

Dans le cycle lysogène, les phages infectent les bactéries, insèrent leur ADN dans le l'information génétique des bactéries, et les cellules comprennent l'ADN pendant la division cellulaire. Ce morceau d'ADN phage est appelé le prophage. Il peut devenir actif et produire des phages, ce qui déclencherait le cycle lytique.

Cependant, il est important de noter que les phages sont très spécifiques. Cela signifie que chaque type infecte un type de bactérie différent. Un seul phage ne peut fonctionner que sur une seule espèce de bactérie et pas sur d'autres.
Les phages qui ont sauvé un adolescent

Après que la mère de Holdaway a pris connaissance de la thérapie par phages, les médecins de l'hôpital Great Ormond Street ont communiqué avec Rebekah Dedrick et Graham Hatfull de l'Université de Pittsburgh qui possédait une collection de phages. Le programme Phage Hunters Advancing Genomics and Evolutionary Science (SEA-PHAGES) de l'Alliance pour l'enseignement des sciences, qui est un cours de recherche de premier cycle, a aidé à constituer la collection. De nombreux phages ont été découverts en creusant simplement dans le sol.

Les chercheurs de l'Université de Pittsburgh avaient les phages pour l'expérimentation, mais ils ne savaient pas lesquels tueraient réellement la bactérie Mycobacterium abscessus
qui a infecté Holdaway. Ils ont passé des semaines à cultiver des bactéries et à les traiter avec différents phages. En 2018, un bactériophage qu'ils ont appelé Muddy a tué des bactéries dans une boîte de Pétri.

Bien que Muddy soit une découverte importante, les chercheurs savaient que les bactéries pouvaient également devenir résistantes aux phages. Ils voulaient trouver plusieurs phages capables d'utiliser le cycle lytique pour traiter l'infection de l'adolescent. Des mois plus tard, ils ont découvert que les phages ZoeJ et BP pouvaient également affecter les bactéries. L'équipe a dû modifier génétiquement ZoeJ et BP pour les rendre lytiques au lieu de lysogéniques. Ils ont créé un cocktail de médicaments de ces trois phages pour Holdaway.
Traitement des phages

Les chercheurs de l'Université de Pittsburgh ont expédié leur cocktail de phages au Great Ormond Street Hospital à Londres. À ce stade, l'infection de Holdaway avait continué de se propager et elle avait 1% de chances de survie. Les médecins de l'hôpital lui ont donné une intraveineuse des phages et en ont utilisé dans un baume, qu'ils ont appliqué sur sa peau.

Holdaway a pu quitter l'hôpital après neuf jours. Les blessures à son poignet ont disparu, sa peau s'est améliorée et son foie s'est amélioré. Elle continue de recevoir une thérapie phagique aujourd'hui. Les médecins ont noté qu'elle n'avait «presque aucun effet secondaire» des phages. Cependant, les chercheurs hésitent à appeler cela un remède complet en ce moment.

Bien que d'autres aient été traités par phagothérapie dans le passé, ce qui rend le cas de Holdaway unique est l'utilisation de bactériophages génétiquement modifiés. Les chercheurs ont supprimé un gène dans les phages et n'en ont pas ajouté de nouveaux.
L'avenir de la thérapie phagique

Les scientifiques veulent voir de grandes études cliniques avant de soutenir la thérapie phagique comme traitement efficace des infections bactériennes. Les cas anecdotiques comme Holdaway offrent de l'espoir mais ne suffisent pas pour que les phages soient vendus dans votre pharmacie locale de si tôt.

Les chercheurs avertissent également que la thérapie par les phages est très spécifique. Les phages qui ont tué l'infection dans le corps de Holdaway n'ont pas fonctionné pour un patient avec une souche différente de la bactérie. Malgré l'intérêt, les bibliothèques de phages sont encore relativement petites par rapport à celles qui existent pour les bactéries. Pour qu'ils deviennent un traitement accepté, beaucoup plus de recherches devront être menées.
Phages vs Antibiotiques

Une chose qui donne aux chercheurs de phages l'espoir est l'intérêt croissant dans leur domaine en raison de l'intensification des antibiotiques résistance dans le monde. Les infections qui étaient auparavant traitées avec un seul antibiotique deviennent désormais résistantes à plusieurs médicaments. Cependant, les phages ne sont pas faciles à utiliser comme traitement et comportent de multiples défis. Par exemple, il faut du temps pour isoler et trouver le bon phage qui peut tuer chaque type de bactérie.

Il y a des avantages à utiliser des phages au lieu des antibiotiques traditionnels. Les phages n'attaquent pas les cellules d'un être humain et sont très spécifiques aux bactéries. Ils ne perturberaient pas le microbiome intestinal et ne causeraient pas de problèmes digestifs comme les antibiotiques typiques. Les phages travaillent également sur les bactéries résistantes aux antibiotiques, et il est plus difficile pour les bactéries de développer une résistance aux phages car leurs cellules sont détruites. La thérapie phagique est très prometteuse en tant que traitement personnalisé à l'avenir.