Les bactéries possèdent un système immunitaire sophistiqué, appelé système CRISPR-Cas, pour reconnaître et se défendre contre les invasions virales. Voici un aperçu général de la façon dont les bactéries reconnaissent une infection virale et activent leurs défenses immunitaires à l’aide des systèmes CRISPR-Cas :

1. Détection d'ADN étranger :

- Les bactéries surveillent constamment leur environnement intracellulaire pour détecter la présence de matériel génétique étranger, tel que l'ADN ou l'ARN viral.

2. Production d'ARN CRISPR (ARNcr) :

- Lorsqu'une invasion virale est détectée, des segments spécifiques de l'ADN étranger sont copiés et intégrés dans le propre ADN de la bactérie en tant qu'espaceurs CRISPR.

- Ces espaceurs CRISPR sont ensuite transcrits en petits ARN CRISPR (crRNA), contenant chacun une courte séquence complémentaire d'une région au sein de l'ADN étranger.

3. Assemblage complexe en cascade :

- Les crRNA forment des complexes avec les protéines Cas, un groupe de protéines essentielles à l'immunité CRISPR-Cas.

- Ces complexes sont connus sous le nom de complexes effecteurs Cascade (complexe associé à CRISPR pour la défense antivirale) ou complexes effecteurs CRISPR-Cas.

4. Reconnaissance et liaison de cibles :

- Le complexe Cascade scanne l'environnement intracellulaire à la recherche d'acides nucléiques viraux.

- Lorsqu'une séquence d'ARNcr correspond à une séquence complémentaire au sein de l'ADN ou de l'ARN viral, le complexe se lie à la cible.

5. Activité nucléase :

- Une fois lié à la cible, le complexe Cascade déclenche l'activité nucléase, généralement médiée par les nucléases Cas telles que Cas9 ou Cas12.

- Ces nucléases génèrent des cassures d'ADN double brin (DSB) ou des coupures d'ADN simple brin au niveau du site cible, clivant efficacement les acides nucléiques viraux.

6. Interférence et dégradation :

- Le clivage de l'ADN ou de l'ARN viral perturbe la réplication et la transcription virales, interférant avec la capacité du virus à se multiplier au sein de la cellule bactérienne.

- Les acides nucléiques viraux fragmentés sont encore dégradés par les exonucléases et les nucléases cellulaires, conduisant à la dégradation et à l'élimination du virus envahisseur.

En utilisant les systèmes CRISPR-Cas, les bactéries peuvent reconnaître et cibler des séquences virales spécifiques, induisant un clivage ciblé de l'ADN et éliminant finalement l'infection virale. Ces mécanismes de défense immunitaire jouent un rôle crucial dans la protection des bactéries contre diverses menaces virales et contribuent à la survie globale et à l’adaptation des populations bactériennes.