La langue moléculaire des défenses immunitaires
Chacun d’entre nous est exposé à une multitude de virus. De même, les bactéries sont confrontées aux attaques répétées de phages, et elles usent de différentes parades pour s’en protéger.
Représentation de bactériophages infectant une cellule bactérienne. SPL - Science Photo Library / Karsten Schneider / Biosphoto Carte blanche. SOS ! Connu de tous, le signal de détresse international nous permet de demander assistance, quelle que soit notre langue. A l’échelle microscopique, certains signaux d’alerte antiviraux semblent eux aussi formulés dans un langage moléculaire commun à des espèces très éloignées. Un article, paru le 18 septembre dans la revue Nature, révèle ainsi qu’environ 10 % des bactéries emploient des molécules quasi identiques à celles utilisée par les cellules humaines pour signaler rapidement une infection virale et organiser leurs défenses. Il s’agit de petites molécules organiques appelées oligonucléotides cycliques, et dont l’archétype est le GMP-AMP cyclique (cGAMP). Chacun d’entre nous est exposé à une multitude de virus: on estime qu’un adulte en bonne santé est porteur d’au moins une dizaine d’infections virales chroniques qui stimulent continuellement ses défenses immunitaires. De même, les bactéries sont confrontées aux attaques répétées de phages et usent de différentes parades pour s’en protéger. La plus médiatique est certainement le système Crispr/Cas, en raison des multiples possibilités d’applications que ces ciseaux moléculaires offrent pour l’édition des génomes. Cependant, plus de la moitié des espèces bactériennes sont dépourvues de Crispr et se défendent d’autres manières. Une stratégie fréquente repose sur le suicide des cellules infectées, ce qui empêche la multiplication et la dispersion des phages dans la population bactérienne. Mais comment la bactérie « sait-elle » qu’elle est infectée ? Le suicide des bactéries En recherchant des gènes impliqués dans les défenses contre les phages, les équipes de recherche dirigées par Gil Amitai et Rotem Sorek à Institut Weizmann (Israël) ont remarqué que les gènes codant les cGAS (les enzymes catalysant la synthèse de cGAMP) sont fréquemment situés à proximité d’autres gènes de défenses anti-phages. Juste à côté se trouve en général un gène codant une protéine capable de déclencher le suicide des bactéries. Par exemple, cette seconde protéine est dans 15 % des cas une phospholipase, une enzyme qui dégrade les constituants des membranes biologiques et les endommage. A la suite de l’infection, les chercheurs ont montré que cGAS est activée et produit en quelques minutes une grande quantité de cGAMP, qui stimule directement l’activité de la phospholipase, aboutissant à la destruction des bactéries. Le transfert de ce système chez des bactéries qui en sont dépourvues les protège contre les phages : l’infection est alors restreinte aux premières bactéries touchées, qui, en se suicidant, épargnent leurs voisines. Ce compromis n’est toutefois efficace que lorsque les phages sont peu nombreux. En effet, si on met en contact ces mêmes bactéries avec une quantité de phages suffisante pour infecter toutes les bactéries, on observe qu’elles se suicident toutes en 45 minutes, plus rapidement que les phages n’auraient permis de les tuer (environ 70 minutes).