Après plus de deux ans de pandémie de COVID-19, vous pourriez imaginer un virus comme une méchante boule à pointes – un tueur stupide qui pénètre dans une cellule et détourne ses machines pour créer un million de copies de lui-même avant d'éclater. Pour de nombreux virus, y compris le coronavirus qui cause le COVID-19, l'épithète de "tueur aveugle" est essentiellement vraie.

Mais il y a plus dans la biologie des virus qu'il n'y paraît.

Prenez le VIH, le virus qui cause le SIDA. Le VIH est un rétrovirus qui ne se lance pas directement dans une tuerie lorsqu'il pénètre dans une cellule. Au lieu de cela, il s'intègre dans vos chromosomes et vos frissons, attendant le bon moment pour ordonner à la cellule d'en faire des copies et d'éclater pour infecter d'autres cellules immunitaires et éventuellement causer le SIDA.

Le moment exact qu'attend le VIH est toujours un domaine d'étude actif. Mais la recherche sur d'autres virus a longtemps laissé entendre que ces agents pathogènes peuvent être assez "réfléchis" à tuer. Bien sûr, les virus ne peuvent pas penser comme vous et moi. Mais, il s'avère que l'évolution les a dotés de mécanismes de prise de décision assez élaborés. Certains virus, par exemple, choisiront de quitter la cellule dans laquelle ils résidaient s'ils détectent des dommages à l'ADN. Même les virus, semble-t-il, n'aiment pas rester dans un navire qui coule.

Mon laboratoire étudie la biologie moléculaire des bactériophages, ou phages en abrégé, les virus qui infectent les bactéries, depuis plus de deux décennies. Récemment, mes collègues et moi avons montré que les phages peuvent écouter des signaux cellulaires clés pour les aider dans leur prise de décision. Pire encore, ils peuvent utiliser les propres "oreilles" de la cellule pour écouter à leur place.

Échapper aux dommages de l'ADN

Si l'ennemi de votre ennemi est votre ami, les phages sont certainement vos amis. Les phages contrôlent les populations bactériennes dans la nature et les cliniciens les utilisent de plus en plus pour traiter les infections bactériennes qui ne répondent pas aux antibiotiques.

Le phage le mieux étudié, lambda, fonctionne un peu comme le VIH. En entrant dans la cellule bactérienne, lambda décide de se répliquer et de tuer la cellule, comme le font la plupart des virus, ou de s'intégrer dans le chromosome de la cellule, comme le fait le VIH. Dans ce dernier cas, lambda se réplique sans danger avec son hôte chaque fois que la bactérie se divise.

Mais, comme le VIH, lambda ne se contente pas de rester inactif. Il utilise une protéine spéciale appelée CI comme un stéthoscope pour écouter les signes de dommages à l'ADN dans la cellule bactérienne. Si l'ADN de la bactérie est compromis, c'est une mauvaise nouvelle pour le phage lambda qui y est niché. L'ADN endommagé mène directement à la décharge de l'évolution car il est inutile pour le phage qui en a besoin pour se reproduire. Ainsi, lambda active ses gènes de réplication, fait des copies de lui-même et sort de la cellule pour rechercher d'autres cellules non endommagées à infecter.

Appuyer sur le système de communication de la cellule

Certains phages, au lieu de collecter des informations avec leurs propres protéines, exploitent le propre capteur de dommages à l'ADN de la cellule infectée :LexA.

Les protéines comme CI et LexA sont des facteurs de transcription qui activent et désactivent les gènes en se liant à des modèles génétiques spécifiques dans le livre d'instructions de l'ADN qu'est le chromosome. Certains phages comme le Coliphage 186 ont compris qu'ils n'avaient pas besoin de leur propre protéine virale CI s'ils avaient une courte séquence d'ADN dans leurs chromosomes à laquelle la LexA bactérienne peut se lier. Lors de la détection de dommages à l'ADN, LexA activera les gènes de réplication et de destruction du phage, croisant essentiellement la cellule en se suicidant tout en permettant au phage de s'échapper.

Les scientifiques ont signalé pour la première fois le rôle de CI dans la prise de décision des phages dans les années 1980 et l'astuce de contre-espionnage du Coliphage 186 à la fin des années 1990. Depuis lors, il y a eu quelques autres rapports de phages exploitant les systèmes de communication bactériens. Un exemple est le phage phi29, qui exploite le facteur de transcription de son hôte pour détecter quand la bactérie s'apprête à générer une spore, ou une sorte d'œuf bactérien capable de survivre à des environnements extrêmes. Phi29 ordonne à la cellule de conditionner son ADN dans la spore, tuant les bactéries en herbe une fois que la spore a germé.

Dans nos recherches récemment publiées, mes collègues et moi montrons que plusieurs groupes de phages ont développé indépendamment la capacité de puiser dans un autre système de communication bactérien :la protéine CtrA. CtrA intègre de multiples signaux internes et externes pour déclencher différents processus de développement chez les bactéries. Parmi ceux-ci, la production d'appendices bactériens appelés flagelles et pili est essentielle. Il s'avère que ces phages se fixent sur les pili et les flagelles des bactéries afin de les infecter.

Notre hypothèse principale est que les phages utilisent CtrA pour estimer quand il y aura suffisamment de bactéries à proximité portant des pili et des flagelles qu'ils peuvent facilement infecter. Une astuce assez intelligente pour un "tueur stupide".

Ce ne sont pas les seuls phages qui prennent des décisions élaborées, le tout sans même avoir un cerveau. Certains phages qui infectent Bacillus les bactéries produisent une petite molécule chaque fois qu'elles infectent une cellule. Les phages peuvent détecter cette molécule et l'utiliser pour compter le nombre d'infections par les phages qui se produisent autour d'eux. Comme les envahisseurs extraterrestres, ce décompte aide à décider quand ils doivent activer leurs gènes de réplication et de destruction, ne tuant que lorsque les hôtes sont relativement abondants. De cette façon, les phages s'assurent qu'ils ne manquent jamais d'hôtes à infecter et garantissent leur propre survie à long terme.

Lutter contre le contre-espionnage viral

Vous vous demandez peut-être pourquoi vous devriez vous soucier des opérations de contre-espionnage dirigées par des virus bactériens. Bien que les bactéries soient très différentes des humains, les virus qui les infectent ne sont pas si différents des virus qui infectent les humains. Pratiquement tous les tours joués par les phages se sont révélés plus tard être utilisés par les virus humains. Si un phage peut exploiter les lignes de communication bactériennes, pourquoi un virus humain n'exploiterait-il pas les vôtres ?

Jusqu'à présent, les chercheurs ne savent pas ce que les virus humains pourraient écouter s'ils détournent ces lignes, mais de nombreuses options viennent à l'esprit. Je pense que, comme les phages, les virus humains pourraient potentiellement être capables de compter leur nombre pour élaborer des stratégies, détecter la croissance cellulaire et la formation de tissus et même surveiller les réponses immunitaires. Pour l'instant, ces possibilités ne sont que des spéculations, mais des recherches scientifiques sont en cours.

Avoir des virus écoutant les conversations privées de vos cellules n'est pas la plus belle des images, mais ce n'est pas sans un bon côté. Comme les agences de renseignement du monde entier le savent bien, le contre-espionnage ne fonctionne que lorsqu'il est secret. Une fois détecté, le système peut très facilement être exploité pour fournir de fausses informations à votre ennemi. De même, je pense que les futures thérapies antivirales pourraient combiner l'artillerie conventionnelle, comme les antiviraux qui empêchent la réplication virale, avec la ruse de la guerre de l'information, comme faire croire au virus que la cellule dans laquelle il se trouve appartient à un tissu différent. + Explorer plus loin

Les virus sont à la fois les méchants et les héros de la vie telle que nous la connaissons

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article d'origine.