Vaccin pour... bactéries!

Sylvain Moineau, chercheur à l'Université Laval, et son... (Le Soleil, Jean-Marie Villeneuve)

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Sylvain Moineau, chercheur à l'Université Laval, et son équipe ont découvert que les bactéries sont capables de se vacciner elles-mêmes, ce qui constitue une percée importante en microbiologie.

Le Soleil, Jean-Marie Villeneuve

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Percées scientifiques 2014

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Percées scientifiques 2014

L'année 2014 a été riche en découvertes pour la communauté scientifique de la capitale. Chacun dans son domaine, des chercheurs de la région ont écrit de nouveaux chapitres de l'histoire scientifique. Le Soleil vous présente les 10 percées les plus marquantes de l'année. »

(Québec) En règle générale, quand les mots «vaccins» et «bactéries» se trouvent dans une même phrase, il y est question d'immuniser quelqu'un contre une maladie. En fait, ce fut même pendant longtemps une règle absolue qui ne souffrait aucune exception. Jusqu'à ce que l'équipe de Sylvain Moineau, à l'Université Laval, découvre que les bactéries sont capables de se vacciner.

À première vue, cela peut sembler parfaitement abracadabrant. Et à la seconde aussi, d'ailleurs. Mais c'est pourtant la conclusion à laquelle en arrivent M. Moineau et les chercheurs postdoctoraux Alex Hynes et Manuela Villion.

Les bactéries sont constamment la cible de virus qui se spécialisent dans l'infection de ces unicellu-laires, que l'on nomme bactériophages, ou tout simplement phages. Ceux-ci sont d'ailleurs si omniprésents, si nombreux, que plusieurs les considèrent comme les entités biologiques les plus abondantes sur Terre. Et l'un des moyens de défense que les bactéries ont acquis au cours de leur évolution consiste à utiliser un phage défectueux ou affaibli pour apprendre à s'immuniser, a publié cette année le labo de M. Moineau dans la prestigieuse revue Nature Communications. Ce qui est très proche du principe de la vaccination humaine, qui consiste à inoculer des virus inertes ou même des morceaux de virus afin que notre système immunitaire se «pratique» à les combattre.

L'histoire remonte à une découverte antérieure du groupe de M. Moineau, elle aussi majeure et datant de 2007. Jusqu'à cette année-là, pratiquement tout le monde pensait que la seule manière que les bactéries possédaient pour développer une résistance aux phages était ce bon vieux jeu de massacre que l'on appelle pudiquement «sélection naturelle» - c'est-à-dire que toutes les bactéries succombent au virus, sauf celles qui ont la chance d'avoir une mutation qui les protège, et ces survivantes peuvent ensuite proliférer. Or le chercheur de l'UL était parvenu à démontrer qu'au contraire, les bactéries ont un système immunitaire capable, un peu comme le nôtre, de s'adapter et de se défendre contre de nouveaux virus. Essentiellement, il s'agit d'un système qui acquiert des brins d'ADN viral afin, grosso modo, d'apprendre à les reconnaître et à les découper - un système baptisé CRISPR, pour Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats.

Mais voilà, bien que cette découverte était, en elle-même, remarquable, elle laissait une grande zone d'ombre, une véritable énigme. «Le problème, c'était le temps que ça prenait, explique M. Hynes. Avec ces phages-là, on peut passer d'un virus à 100 dans une période de 15 minutes, et il ne leur faut qu'une ou deux minutes pour prendre le contrôle d'une cellule. Alors c'était très difficile d'imaginer un système immunitaire qui pourrait copier un morceau d'ADN, l'intégrer, le transcrire et créer des protéines pour cibler l'ADN viral en si peu de temps. Ce n'est pas comme dans le corps humain, où il peut y avoir une centaine de cellules qui meurent au début d'une infection sans que cela pose problème. Ici, c'est la cellule même qui doit acquérir sa résistance. Et on ne croyait pas que la cellule pouvait faire tout ça en si peu de temps. Mais on savait qu'elle survivait, alors...»

Alors ils ont continué de chercher. Le problème semblait d'autant plus ardu que les phages sont terriblement efficaces pour infecter (et tuer) les bactéries, laissant survivre de l'ordre d'une cellule sur un million. Mais les chercheurs savaient aussi, et c'est un fait bien connu que les virus font souvent des erreurs quand ils forcent une cellule à les répliquer, ce qui signifie qu'il y a toujours un certain nombre de virus dysfonctionnels en circulation.

«La nature n'est pas parfaite, alors il y a toujours des virus désactivés dans la "soupe". On s'est donc dit que, comme ce n'est pas un phénomène très fréquent, cette acquisition-là de résistance doit se passer quand les virus sont inactivés. Comme la vaccination des humains», relate M. Moineau.

Pour le prouver, l'équipe de l'UL a d'abord désactivé des phages en les exposant à des rayons UV. En les mélangeant ensuite avec des phages «en santé» et en contrôlant ensuite la proportion de chacun auxquels ils exposaient des bactéries, MM. Hynes, Moineau et Mme Villion ont pu démontrer que les bactéries se servent des virus défectueux pour s'immuniser contre les autres. Plus une solution contenait une part importante de phages défectueux, et plus les bactéries étaient nombreuses à survivre.

Les chercheurs ont également procédé à l'inverse, en sélectionnant des phages extrêmement efficaces à contourner certains mécanismes de défense innés des bactéries et en les mélangeant à d'autres phages identiques aux premiers, mais qui étaient mal équipés pour infecter les bactéries. Le résultat fut le même : plus ces dernières étaient exposées à des virus inoffensifs, et plus elles en profitaient pour développer une résistance.

Récompensé à Berlin

Notons que M. Hynes a gagné le prix de la meilleure affiche de présentation avec cette découverte lors du congrès CRISPR-2014, qui a eu lieu à Berlin en mai.

Il s'agit pour l'heure, bien sûr, d'une percée en microbiologie fondamentale. Mais des applications pourraient bientôt suivre. M. Moineau a beaucoup travaillé, au cours de sa carrière, avec l'industrie fromagère, qui a besoin de bactéries pour produire son fromage et qui est souvent aux prises avec des «épidémies» de bactériophages. Éventuellement, donc, on peut imaginer que l'on pourra vacciner ces bactéries fromagères contre des phages courants - entre autres applications possibles.

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