Comment de `` bons '' virus peuvent influencer la santé
Bien que le rôle des «bons» virus dans la santé humaine soit encore relativement mystérieux, nous démêlons lentement l'importance de nos visiteurs viraux. Dans cette particularité, nous introduisons une section négligée du microbiome - le virome.
Illustration de bactériophages infectant une bactérie.
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Le rôle des bactéries et de notre microbiome dans la santé et la maladie est à la pointe de la recherche médicale.
Nous sommes loin de répondre aux nombreuses questions posées par les découvertes récentes, mais il est désormais fermement établi que sans notre flotte personnelle de micro-organismes «amis» - notre microbiome - nous ne pourrions pas prospérer.
La science médicale, cependant, ne reste pas sur ses hanches; ses yeux sont toujours fixés sur l'horizon, s'efforçant de décrire la forme des choses cachées au loin.
Alors que nous luttons pour déceler les interactions complexes presque insupportables entre les bactéries et la santé, le prochain défi nous attend déjà dans les coulisses: le rôle du virome.
Qu'est-ce que le virome?
Lorsque nous entendons le mot «microbiome», nous pensons immédiatement aux bactéries, mais techniquement, le microbiome est la somme de tous les micro-organismes dans un environnement particulier. Certains scientifiques utilisent le terme pour désigner la somme du matériel génétique de ces micro-organismes.
Ainsi, outre les bactéries, le microbiome comprend également des virus (le virome) et des champignons (le mycobiome), entre autres visiteurs. À ce jour, les scientifiques ont accordé relativement peu d'attention au virome ou au mycobiome.
Les virus se sont installés dans une gamme de niches écologiques du corps humain, en particulier sur les surfaces muqueuses, telles que l'intérieur du nez et de la bouche et la muqueuse de l'intestin.
Dans cette fonctionnalité, nous nous concentrerons sur le virome intestinal car il héberge le plus grand nombre d'occupants viraux et a été le plus étudié.
Bien sûr, les virus sont les plus connus pour causer des maladies telles que la variole, l'hépatite, le VIH et la rage. En raison de l’urgence associée aux maladies virales, cet aspect a pris la part du lion du temps des chercheurs. Cependant, de nombreux virus n'ont pas le moindre intérêt pour les cellules humaines.
Présentation du bactériophage
Les scientifiques considèrent le virome comme «la partie la plus grande, la plus diversifiée et la plus dynamique du microbiome», et la majorité des virus dans nos intestins sont des bactériophages. Partout où il y a des bactéries, il y a des bactériophages en abondance.
Comme l'expliquent d'autres chercheurs: «Les phages sont les formes de vie les plus abondantes sur Terre, étant pratiquement omniprésentes. […] Certaines sources d'eau douce peuvent contenir jusqu'à 10 milliards par [millilitre]. »
Les bactériophages infectent les bactéries, réquisitionnent leur machinerie cellulaire et l'utilisent pour reproduire leur matériel génétique.
Il est maintenant parfaitement clair que les bactéries intestinales influencent la santé et la maladie, il n'est donc pas surprenant que les virus qui infectent les bactéries intestinales puissent également avoir une influence significative.
Thérapie phagique
Des années 1920 aux années 1950, les scientifiques ont cherché à savoir si les bactériophages pouvaient être utilisés pour traiter les infections bactériennes. Après tout, ces virus sont capables de détruire les agents pathogènes humains.
Les scientifiques ont découvert que la phagothérapie était à la fois efficace et, surtout, sans effets secondaires.
Lorsque les antibiotiques ont été découverts, la phagothérapie est passée au second plan. Les antibiotiques pouvaient être fabriqués avec une relative facilité et ils tuaient un large spectre d'espèces bactériennes.
Cependant, avec les capacités de pointe d’aujourd’hui et le contexte redoutable de la résistance aux antibiotiques, l’intérêt pour la phagothérapie pourrait connaître un regain.
Un facteur qui rend la phagothérapie intéressante est sa spécificité. Souvent, les antibiotiques éliminent un large éventail d'espèces bactériennes. Maintenant que nous savons que les «bonnes» bactéries vivent dans l'intestin, il est clair que ce n'est pas idéal.
Les bactériophages, quant à eux, ne ciblent qu'une gamme étroite de souches au sein de la même espèce bactérienne.
De plus, ils ne se répliquent que si leurs bactéries cibles se trouvent dans la zone locale. Pris ensemble, cela signifie qu'ils n'attaquent que la bactérie souhaitée et qu'ils continuent à se répliquer jusqu'à ce qu'ils aient éliminé l'infection.
Amis pour la vie
Les bactériophages rejoignent le voyage humain à un stade précoce. Une étude a examiné le méconium - le premier caca d’un nouveau-né - et n’a trouvé aucune trace de virus.
Cependant, une semaine seulement après la naissance, chaque gramme de merde de bébé contenait environ 100 millions de particules virales, dont la plupart étaient des bactériophages. Notre virome est vraiment un compagnon à vie.
Chaque humain a une sélection distincte de bactériophages, qui sont collectivement appelés le phageome. Les personnes qui ont à peu près le même régime partagent plus de similitudes, mais dans l'ensemble, le phageome de chaque individu varie énormément.
De la symbiose à la dysbiose
Les bactériophages, comme mentionné, détruisent les bactéries. Cependant, dans certaines situations, les bactériophages peuvent bénéficier aux populations de bactéries.
Dans l'intestin, les bactériophages existent principalement sous forme de prophages. À ce stade, leur code génétique est incorporé dans le génome d’une bactérie, prête à produire des bactériophages s’il est activé.
À ce stade de leur vie, un bactériophage n'est pas nocif pour une bactérie - ils existent en symbiose.
Parce que les bactéries peuvent échanger du matériel génétique entre elles, le code génétique des prophages peut également être transféré entre les bactéries individuelles.
Ils peuvent échanger «des gènes associés à la résistance aux antibiotiques, à la virulence ou aux voies métaboliques entre différentes espèces bactériennes». Cela pourrait profiter à certaines espèces bactériennes, leur permettant potentiellement d'élargir leur niche. Cependant, la croissance pourrait se faire au détriment d'autres colonies de bactéries dans l'intestin.
«Les prophages sont symbiotiques avec leurs bactéries hôtes, et ces bactéries sont symbiotiques avec notre corps. Par conséquent, les phages peuvent indirectement apporter des avantages à un organisme multicellulaire comme [un] humain au-delà de ce qui est immédiatement ressenti par leurs cellules bactériennes hôtes.
Une fois que les prophages sont déclenchées pour devenir actives - par exemple, en période de stress ou si la bactérie hôte est en danger - elles peuvent provoquer un changement généralisé dans la communauté microbienne de l'intestin.
Le passage d'un prophage inoffensif à un phage dit lytique peut anéantir des communautés de bactéries, offrant potentiellement aux «mauvaises» bactéries un peu d'espace pour respirer et leur permettant de combler le vide.
C'est ce qu'on appelle le brassage communautaire et peut conduire à une dysbiose - un déséquilibre microbien.
De la dysbiose au diagnostic
La dysbiose est associée à une gamme de conditions, y compris les maladies inflammatoires de l'intestin, le syndrome de fatigue chronique, l'obésité, Clostridium difficile (C. diff) infection et colite. Cependant, les chercheurs ne sont toujours pas sûrs du rôle des bactériophages dans ces conditions.
Dans ces cas, la dysbiose peut survenir via d'autres mécanismes. Alternativement, cela pourrait être un symptôme des conditions, plutôt que la cause.
Les chercheurs ont observé des changements dans les bactéries intestinales dans une gamme étonnamment variée de maladies, notamment le diabète de type 2, la schizophrénie, la dépression, l'anxiété, la maladie de Parkinson et bien d'autres.
Parce que les bactériophages sont plus nombreux que les bactéries dans nos intestins et comptent sur elles pour se répliquer, ils doivent être affectés par ou impliqués dans toute fluctuation.
Les bactériophages peuvent ne pas entraîner de changements dans l'intestin - des changements qui, il faut le préciser, peuvent ne pas être à l'origine de la maladie. Au lieu de cela, les populations de bactériophages pourraient simplement être modifiées, passivement, par les changements des bactéries intestinales.
Il sera difficile de déterminer si le flux et le reflux des communautés bactériophages sont importants pour la santé et la maladie. Mais même si ce n'est pas essentiel dans la pathologie d'une maladie, repérer ces fluctuations pourrait avoir d'autres avantages.
A titre d'exemple, il est possible d'utiliser le virome comme marqueur de diagnostic. Par exemple, les scientifiques ont identifié des altérations spécifiques à la maladie dans le virome intestinal chez les personnes atteintes d'une maladie inflammatoire de l'intestin, qui est une maladie notoirement difficile à diagnostiquer.
Le problème avec les virus
L'étude des bactéries est loin d'être facile; après tout, ils sont incroyablement petits. Les bactéries mesurent généralement entre 0,4 et 10 micromètres de diamètre. Pour donner un peu de contexte: 10 micromètres est juste un centième de millimètre ou quatre dix millièmes de pouce.
Les virus, cependant, sont encore plus petits, avec seulement 0,02 à 0,4 micromètre de diamètre.
Outre les difficultés inhérentes au travail à une si petite échelle, les virus posent d'autres défis.
Si les scientifiques veulent comprendre quelles espèces bactériennes sont présentes dans une population donnée, ils extraient des informations génétiques.
À partir de là, ils isolent des segments de code spécifiques et les associent aux bases de données existantes; le plus souvent, ils utilisent le gène de l'ARNr 16S. Ce gène particulier peut être trouvé dans presque toutes les espèces bactériennes, et au cours du temps d'évolution, il est resté relativement inchangé.
Cependant, certaines régions de l'ARN 16S sont considérées comme hypervariables. Les différences entre ces régions permettent aux chercheurs d'identifier les espèces.
Les virus, par contre, ne partagent aucun gène équivalent entre les espèces. Cela, jusqu'à relativement récemment, rendait l'étude du virome presque impossible, mais les progrès du séquençage de nouvelle génération abattent lentement les barrières.
À ce stade, le rôle des virus dans la santé humaine est loin d'être aussi clair que leur rôle dans la maladie.
Cela dit, il semble également très probable que les virus jouent un rôle important dans le maintien d'un corps en bonne santé. Ce n'est qu'avec les progrès des techniques de recherche que leur plein impact sera compris.
Compte tenu des préoccupations immédiates de la résistance aux antibiotiques, un regain d'intérêt pour le bactériophage verra peut-être plus de temps consacré à cet élément mystérieux de la science médicale.
Pourtant, comprendre l'interaction entre les composants de notre microbiome sera une information durement acquise; comme l'explique un article:
«La composition du microbiome intestinal n'est pas la même au cours des différentes étapes de la vie, ni même pendant les heures de la même journée.»
Ce sera certainement une longue bataille.
