Les bactériophages (phages) sont des virus qui infectent et se reproduisent au sein des bactéries. Les phages sont abondants dans l’environnement et jouent un rôle crucial dans la régulation des populations bactériennes. Les bactéries ont développé divers mécanismes de défense pour se protéger contre les infections par les phages. Un mécanisme de défense récemment découvert implique l’utilisation de systèmes CRISPR-Cas.
2. Systèmes CRISPR-Cas
Les systèmes CRISPR-Cas sont des systèmes immunitaires adaptatifs présents dans les bactéries et les archées. Ces systèmes offrent une protection contre l’infection par les phages en ciblant et en détruisant les acides nucléiques étrangers. Les systèmes CRISPR-Cas se composent de deux composants principaux :les matrices CRISPR et les protéines Cas.
- Tableaux CRISPR contiennent des séquences courtes et répétitives espacées de séquences d'espacement uniques. Ces séquences d'espacement sont dérivées d'infections phagiques antérieures et servent d'enregistrement des rencontres passées avec des phages.
- Protéines Cas sont responsables de la reconnaissance et du clivage des acides nucléiques étrangers. Lorsqu'un phage infecte une bactérie, les protéines Cas utilisent les séquences d'espacement du réseau CRISPR pour les guider vers l'ADN du phage. Les protéines Cas clivent ensuite l'ADN du phage, empêchant celui-ci de se répliquer et de se propager.
3. Développement de la résistance aux phages
Le développement de la résistance des phages grâce aux systèmes CRISPR-Cas implique les étapes suivantes :
1. Infection initiale : Un phage infecte la bactérie et commence à se répliquer.
2. Adaptation CRISPR : La bactérie reconnaît et capture une courte séquence de l'ADN du phage. Cette séquence est intégrée au réseau CRISPR comme nouvel espaceur.
3. Expression de la protéine Cas : Lors d’une infection ultérieure par un phage possédant un ADN similaire, le système CRISPR-Cas est activé et les protéines Cas sont exprimées.
4. Reconnaissance de cible : Les protéines Cas utilisent la séquence espaceur de la matrice CRISPR pour identifier et se lier à l'ADN du phage.
5. Clivage de l'ADN : Les protéines Cas clivent l'ADN du phage à des sites spécifiques, perturbant ainsi la réplication du phage et empêchant l'infection.
4. Implications et importance
Le développement de la résistance aux phages grâce aux systèmes CRISPR-Cas a des implications significatives pour le domaine de la phagothérapie, qui utilise les phages pour contrôler les infections bactériennes. Les systèmes CRISPR-Cas peuvent limiter l’efficacité de la phagothérapie en empêchant les phages d’infecter et de tuer les bactéries. Comprendre comment les bactéries utilisent les systèmes CRISPR-Cas peut aider les chercheurs à développer des stratégies pour surmonter cette résistance et améliorer l'efficacité de la phagothérapie.
