Bactéries intestinales: l'impact surprenant des virus

Le microbiome joue un rôle vital dans la santé. Une étude récente a étudié comment les virus qui tuent les bactéries intestinales influencent ces microbes. Les résultats font une image déjà compliquée beaucoup plus.

Les bactériophages (représentés ici) sont plus nombreux que les bactéries.

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Le microbiome est à la fois fascinant et à la mode.

L'intérêt croissant du public a stimulé le financement pour étudier les interactions entre nous et nos bactéries intestinales.

Les scientifiques ont maintenant trouvé des relations entre le microbiome et une gamme de conditions, du diabète et de l'obésité à la maladie de Parkinson et à la dépression.

Grâce au profil élevé des bactéries intestinales, les rayons des épiceries regorgent maintenant de produits probiotiques.

Malgré leur grande disponibilité et leur popularité, cependant, il y a peu de preuves suggérant qu'ils offrent de nombreux avantages en dehors d'un petit nombre de conditions spécifiques.

Bien que les scientifiques sachent que les microbes en nous sont vitaux, concevoir un moyen de les atténuer pour améliorer la santé et lutter contre les maladies est encore loin.

La raison principale en est la complexité fulgurante du microbiome. Ce n'est pas une entité unique et homogène, mais un monde d'êtres microscopiques qui interagissent, influencent et inhibent leurs voisins, capables de se tuer, de se nourrir et de communiquer entre eux.

Déjà, à ce stade, nous pouvons voir les immenses difficultés à comprendre les tenants et les aboutissants du microbiome, mais certains chercheurs examinent le prochain niveau de complexité: les bactériophages.

Présentation du bactériophage

Les bactériophages, ou simplement les phages, sont des virus qui détruisent exclusivement les bactéries. Incroyablement, les phages sont plus nombreux que les bactéries; là où il y a des bactéries, il y a des phages à la pelle.

Les phages sont également spécifiques; ils ont tendance à détruire une seule espèce ou souche de bactéries. Avant l'avènement des antibiotiques, les scientifiques utilisaient des phages pour lutter contre les infections. Cependant, lorsque les chercheurs ont découvert les antibiotiques, ils ont remplacé les phages; les antibiotiques étaient moins chers et plus faciles à produire que les phages.

Aujourd'hui, avec l'augmentation de la résistance aux antibiotiques, certains chercheurs revisitent l'idée de la phagothérapie.

Bien sûr, si les phages tuent les bactéries, ils sont susceptibles d'influencer le microbiome. Les chercheurs du Brigham and Women’s Hospital et du Wyss Institute, tous deux situés à Boston, dans le Massachusetts, s’intéressent à la manière dont ces virus abondants pourraient avoir un impact sur nos bactéries intestinales. Ils ont publié les résultats de leur plus récente étude dans la revue Hôte de cellule et microbe.

«L'un des principaux intérêts de mon laboratoire est de comprendre les changements dans la dynamique du microbiome intestinal. Les bactériophages sont une composante importante du microbiome mais n'ont pas encore été beaucoup étudiés. »

Auteur principal de l'étude, le Dr Georg Gerber

À quoi servent les phages?

Bien que nous sachions que les phages sont abondants dans l'intestin, nous ne savons pas grand-chose de leur comportement.

«Certaines personnes explorent la thérapie phagique, en utilisant des phages pour tuer les microbes», explique le Dr Gerber, «mais les phages se trouvent également naturellement dans l'intestin, coexistant avec le reste de l'écosystème. Nous voulions savoir ce qu'ils faisaient là-bas.

Pour enquêter, les chercheurs ont utilisé des souris gnotobiotiques; ils ont élevé ces animaux de telle manière qu'ils ne possèdent aucune bactérie vivant sur eux ou en eux.

Pour commencer, ils ont présenté aux souris 10 espèces de bactéries qui résident couramment dans l'intestin humain, y compris Enterococcus faecalis et Escherichia coli.

Ensuite, ils ont ajouté des phages qui ciblent spécifiquement les bactéries qu'ils ont transplantées chez les souris. Par exemple, le phage T4 cible E. coli, et les attaques de phages VD13 E. faecalis. Ils ont ensuite suivi le succès de chaque microbe.

Les phages sont des chasseurs spécifiques: chaque type ne tue qu'un seul type de bactérie. Ainsi, lorsque les scientifiques ont introduit un phage chez les souris, ils verraient un déclin de ce type de bactéries. Cependant, l'impact sur d'autres bactéries était plus surprenant.

Changement généralisé

Les scientifiques ont montré que bien qu'un phage donné n'attaque qu'une seule espèce de bactérie, ce phage aurait également un impact sur d'autres espèces; certaines espèces ont prospéré tandis que d'autres ont diminué.

En regardant l'image plus large, les chercheurs ont également évalué la gamme de composés produits à la fois par les bactéries et la souris; c'est ce qu'on appelle le métabolome.

Ils ont constaté que lorsqu'ils ont introduit un phage chez les souris et que la composition bactérienne a changé, il y avait également des changements dans les niveaux de certains produits chimiques biologiquement actifs. Les auteurs de l'étude écrivent:

«Les phages peuvent moduler les métabolites, qui sont connus pour affecter l'hôte mammifère.»

En d'autres termes, une seule souche d'un virus peut modifier le type ou la quantité de molécules biologiques disponibles pour l'animal hôte.

Possibilités futures et beaucoup plus de travail

Le Dr Gerber n'a pas manqué les vastes possibilités que ces résultats soulèvent. Il dit: «Cette découverte me fascine pour le suivi et soulève des questions importantes: pourrions-nous utiliser des phages pour moduler ces activités? Cela pourrait-il être une intervention pour des conditions, telles que la dépression, où vous souhaitez modifier les niveaux de neurotransmetteurs? »

Bien sûr, cette expérience a utilisé un microbiome artificiellement construit dans un modèle de rongeur, ce qui rend difficile l'extrapolation aux humains. Cependant, il s'est concentré sur l'obtention d'un aperçu général de la façon dont les phages pourraient influencer une population de bactéries. Comme l'écrivent les auteurs de l'étude:

«Les souris gnotobiotiques, colonisées par une collection limitée et connue mais encore complexe de bactéries, présentent un système modèle attractif pour caractériser de manière complète le comportement des phages dans l'environnement intestinal.»

Si les phages apportent des modifications radicales au microbiome de souris, ils sont également susceptibles de modifier le microbiome humain. Les changements peuvent être différents, mais le principe demeure.

Comme nous l'avons clairement indiqué dans l'introduction, les effets du microbiome sont suffisamment difficiles à comprendre avant que les phages n'entrent en jeu, donc la conception d'une intervention médicale sera loin d'être terminée. Cependant, cela ne rend certainement pas les conclusions moins intéressantes ou dignes d’être approfondies.

«Même s’ils ne sont pas utilisés comme traitement thérapeutique direct, notre étude suggère que les phages peuvent être un bon outil pour comprendre les effets potentiels d’autres produits thérapeutiques qui modifient le microbiome», conclut le Dr Gerber.