Les Bactériophages

Les Bactériophages
I. Introduction
1. Historique
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1917 - Un microbiologiste canadien, Félix-Hubert d'Hérelle, découvre le bactériophage,
un virus qui s'attaque aux bactéries. Cette découverte de grande importance survient
dans le cadre des recherches qu’Hérelle mène à l'Institut Pasteur de Paris.
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1945 - Le mécanisme de l'infection d'une bactérie par un phage a été précisé par l'étude
approfondie des sept bactériophages à ADN bicaténaire du système T (Demerec et
Fano).
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En 1980, le biochimiste britannique Frederick Sanger reçut le prix Nobel pour avoir
réussi à séquencer l'ADN en utilisant un phage.
2. Présentation générale
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Les bactériophages constituent une variété particulière de virus dont l’hôte
exclusif est une bactérie. La présence de récepteurs à la surface de cette
dernière détermine les possibilités d’association entre phage et bactérie.
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En effet, les bactériophages sont porteurs d’ADN, matériel génétique, et
capables d’intégrer à leur génome une partie du génome bactérien.
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Un phage est constitué d’un acide nucléique (A.R.N. ou A.D.N.) entouré
d’une coque protectrice.
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Après fixation du phage sur une protéine spécifique de la surface
bactérienne, son génome est introduit à l’intérieur de la bactérie où il gouverne
la synthèse de nouveaux phages (de 100 à 10 000).
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Certains phages pratiquent la lysogénie, qui consiste à intégrer leur génome
dans l’A.D.N. de la bactérie qu’ils infectent au lieu de la tuer brutalement en
produisant une quantité énorme de phages (croissance lytique).
II. Relations virus/bactéries
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Le domaine de la bactériophagie s'étend aux espèces bactériennes les plus
diverses : Gram+, Gram-, acido-résistantes, sporulées ou non sporulées, aérobies ou
non aérobies, saprophytes ou pathogènes. Les bactériophages les plus anciennement
connus sont ceux des staphylocoques et des bacilles dysentériques.
Les sources naturelles de bactériophages sont multiples:
- le sol, les eaux de rivière, la mer, les eaux d'égout.
- les végétaux, les animaux et les insectes.
L'activité d'un bactériophage sur les bactéries sensibles conduit à la lyse
bactériophagique, c'est-à-dire soit à l'éclaircissement des cultures microbiennes en
milieu liquide, soit (dans le cas de cultures sur milieu solide) à l'apparition des
"plages", petites zones de lyse limitée, circulaires, claires ou voilées, qui révèlent la
formation d'un clone de bactériophage par multiplication d'un corpuscule de virus
aux dépens de la culture bactérienne.
 Pour que se produise la multiplication du phage, certaines conditions sont
nécessaires:
- intégrité anatomique et fonctionnelle de la particule bactériophagique,
- spécificité et étendue de son spectre d'activité lytique.
Le spectre peut être modifié par l"adaptation", (= elle consiste en une variation
phénotypique réversible ou à une modification génotypique irréversible par
sélection de mutant du irréversible par sélection de mutants du virus).
L'extrême capacité d'adaptation de ces virus est en grande partie à l'origine de
la discussion sans cesse renaissante sur l'unicité du bactériophage ou la
multiplicité des bactériophages.
La bactérie doit :
- être vivante
- être en phase de croissance,
- disposer d'un équipement enzymatique
- avoir un apport nutritif convenables
- posséder les récepteurs indispensables à la fixation du bactériophage.
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La résistance des bactéries aux bactériophages peut résulter :
- de l'absence des récepteurs bactériens,
- de l'interruption du cycle intracellulaire de multiplication du virus
- de l'existence d'une lysogénie naturelle ou acquise.
Mécanisme de l'infection d'une bactérie
- Fixation du virus sur la paroi bactérienne
- Digestion d'une zone très localisée de la paroi bactérienne par une enzyme
phagique
- L'injection de l'ADN viral dans le cytoplasme bactérien.
L'enveloppe protéique du phage (qui reste à l'extérieur de la bactérie) agit comme
une microseringue en injectant dans la bactérie le matériel nucléaire porteur de
l'information génétique
- L'ADN déclenche la multiplication intracellulaire du bactériophage et
commande l'enchaînement de 3 étapes successives:
1. période latente ou d'éclipse avec arrêt de la multiplication bactérienne
et de la synthèse des enzymes bactériennes normales
2. période de production : le métabolisme bactérien est entièrement
dévié vers l'élaboration des constituants du phage et assure la synthèse de l'ADN
viral, sa réplication, la synthèse des protéines spécifiques du bactériophage
3. période de lyse : l'éclatement de la paroi bactérienne, dû à la
production d'une endolysine soluble, libère, dans le milieu, les bactériophages
infectieux.
Rmq : l'ADN viral diffère de l'ADN bactérien par la présence dans sa molécule de 5hydroxyméthylcytosine, sa forme réplicative est circulaire
III. Morphologie et structure
tête
core
spicule
plaque
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On admet que la tête, longtemps considérée comme ayant la forme d'un prisme
hexagonal, bipyramidal, est un icosaèdre particulier qui a subi une élongation dans sa
région équatoriale.
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La queue possède un axe central rigide (core ) parcouru sur toute sa longueur par un
fin canal (diamètre 8 nm). La gaine coaxiale apparaît formée par l'empilement de 24
anneaux espacés de 4 nm, eux-mêmes constitués de 144 unités protéiques, d'un
diamètre de 3 nm et ayant une disposition hélicoïdale.
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La plaque terminale (largeur: 35 nm) comporte six branches rayonnantes; leurs
extrémités, qui occupent les sommets d'un hexagone, sont terminées par de courts
prolongements. C'est à ces extrémités que sont fixées les six fibres de la queue, dont
le point d'attache supérieur est au niveau de la collerette (fine structure annulaire
coaxiale située entre l'extrémité supérieure du manchon et la tête); ces fibres forment
autour de la queue du phage intact une fragile cage à six barreaux. Ces différentes
parties de la queue jouent chacune un rôle distinct et complémentaire au cours de la
fixation du phage sur la bactérie (fibres et plaque terminale) et de l'injection de
l'ADN (manchon, plaque terminale et canal central).
IV. Conclusion
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Si le développement continu des recherches sur les bactériophages a eu d'aussi
importantes conséquences en biologie moléculaire et en génétique, les
applications proprement dites des phages ont été nombreuses .
L'introduction des antibiotiques d'origine fongique dans la thérapeutique des
infections microbiennes de l'homme et des animaux a relégué au second plan
l'importance des bactériophages pour le traitement et la guérison des maladies
infectieuses d'origine bactérienne. Bien que les bactériophages soient encore utilisés
avec succès dans ce but, ils ont surtout trouvé des applications très étendues dans le
diagnostic et l'épidémiologie des infections bactériennes telles que la fièvre typhoïde, les
autres salmonelloses, la dysenterie bacillaire, les staphylococcies, le choléra ou les
brucelloses.
Bibliographie
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www.ifremer.fr
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http://eric.langevin.free.fr/bibliop/debut.html
Présenté par Jennifer MORGANTE et Cindy THIBERT