Pendant des décennies, les scientifiques ont été intrigués par la manière dont certains virus appelés phages peuvent infecter et désarmer les bactéries pathogènes, offrant ainsi une défense naturelle potentielle contre les infections bactériennes. Aujourd'hui, des chercheurs de l'Université de Californie à Berkeley ont résolu ce mystère en découvrant les mécanismes moléculaires détaillés par lesquels les phages neutralisent les défenses de ces bactéries pathogènes. Leurs découvertes, publiées dans la revue Nature Structural &Molecular Biology, mettent en lumière un aspect fondamental de la biologie des phages et ouvrent de nouvelles voies pour explorer les thérapies à base de phages pour lutter contre les infections bactériennes. "Il s'agit d'une avancée majeure dans notre compréhension de la manière dont les phages interagissent avec les bactéries", a déclaré Jennifer Doudna, lauréate du prix Nobel et biochimiste à l'UC Berkeley, qui a dirigé l'équipe de recherche. "Nous avons enfin percé le secret de la manière dont les phages sont capables de contourner les mécanismes de protection des bactéries pathogènes et de les détruire efficacement." Au cœur de ce mécanisme se trouve un système moléculaire de « serrure et clé ». Les bactéries pathogènes possèdent des structures protéiques uniques appelées systèmes CRISPR-Cas qui agissent comme des défenses immunitaires contre les virus envahisseurs. Ces systèmes identifient et ciblent le matériel génétique des virus, empêchant leur réplication et protégeant les bactéries de l'infection. Cependant, les phages ont développé une contre-mesure intelligente. Ils produisent des protéines spécialisées appelées anti-CRISPR, qui se lient spécifiquement et bloquent la machinerie CRISPR-Cas de la bactérie. En neutralisant ce système de défense, les phages prennent le dessus et peuvent réussir à infecter et à se répliquer au sein de la bactérie. En utilisant une combinaison de techniques biochimiques, structurelles et génétiques, les chercheurs ont identifié les interactions précises entre les protéines anti-CRISPR et les composants CRISPR-Cas. Ils ont montré comment ces protéines anti-CRISPR imitent les séquences d’ADN ciblées par le système CRISPR-Cas, agissant comme des leurres qui détournent l’attention et rendent le mécanisme de défense inefficace. "C'est comme si les phages utilisaient un passe-partout pour déverrouiller le système de sécurité de la bactérie", a expliqué l'auteur principal Benjamin Rauch, chercheur postdoctoral au laboratoire de Doudna. "En imitant les cibles ADN du système CRISPR-Cas, les protéines anti-CRISPR trompent les bactéries et créent une fenêtre d'opportunité permettant au phage de prendre le contrôle." Comprendre ce mécanisme moléculaire a également des implications importantes pour le développement de thérapies à base de phages, connues sous le nom de phagothérapie. Les phages attirent de plus en plus l'attention en tant qu'alternatives potentielles aux antibiotiques, offrant un moyen de cibler et de détruire des bactéries pathogènes spécifiques tout en laissant indemnes les bactéries intestinales bénéfiques. En concevant des phages pour qu'ils transportent des charges thérapeutiques ou en améliorant leur capacité à surmonter les défenses bactériennes, les connaissances acquises grâce à cette étude pourraient contribuer au développement de thérapies phagiques plus efficaces. Les phages sont particulièrement prometteurs pour traiter les infections bactériennes devenues résistantes aux antibiotiques traditionnels, offrant ainsi un nouvel espoir dans la lutte contre les agents pathogènes résistants aux médicaments. À l’avenir, les chercheurs prévoient d’étudier les implications plus larges de ces découvertes et d’explorer les applications potentielles des protéines anti-CRISPR dans divers contextes biotechnologiques et thérapeutiques. En révélant les secrets des interactions phages-bactéries, ils espèrent exploiter la puissance de ces agents biologiques naturels pour lutter contre certains des défis sanitaires mondiaux les plus urgents.