Dernièrement, une réunion a été organisée pour explorer les virus zombies, une nouvelle découverte incroyable. Certaines bactéries intestinales possèdent un superpouvoir effrayant : elles peuvent réanimer des infections inactives tapies dans d’autres microbes. Ce réveil viral déclenche des infections bactériennes complètes qui détruisent les cellules porteuses de virus informatiques. C’est ce qu’a révélé le laboratoire d’Emily Balskus, chercheuse au Howard Hughes Medical Institute, dans une préimpression sur bioRxiv, puis dans la revue Nature le 23 février 2022. Ils ont découvert qu’une molécule cryptique appelée colibactine peut invoquer les virus tueurs dans leur sommeil. Les microbes génèrent souvent des composés nocifs pour se frapper les uns les autres dans les quartiers exigus de l’intestin. Mais parmi ces armes chimiques, la colibactine semble inhabituelle, déclare Balskus, biologiste chimique à l’université de Harvard. « Elle n’élimine pas immédiatement les micro-organismes ciblés, ce que nous devrions normalement penser que les toxines microbiennes accomplissent au sein des communautés microbiennes. » Au lieu de cela, la colibactine modifie les cellules microbiennes, déclenchant des virus latents – et mortels – cachés dans les génomes de certaines bactéries. Les humains recherchent depuis longtemps les substances puissantes que les microbes produisent. « Nous en savons beaucoup sur les qualités de leurs substances chimiques, nous les nettoyons en laboratoire et nous les utilisons comme médicaments, notamment comme antibiotiques », déclare Breck Duerkop, qui étudie les infections microbiennes à la faculté de médecine du College of Colorado. La raison pour laquelle les micro-organismes fabriquent ces composés et les résultats qu’ils peuvent avoir sur les micro-organismes voisins sont des questions ouvertes, déclare Duerkop, qui n’a pas participé à cette étude. Il qualifie la nouvelle fonction de l’équipe de Balskus de « pas dans la bonne direction ». Une substance chimique sombre Les chercheurs savent depuis des années que la colibactine peut faire des ravages dans les cellules humaines. Des études menées par Balskus et bien d’autres ont montré que cette substance endommage l’ADN, ce qui peut provoquer un cancer colorectal. Mais l’établissement d’un lien entre ce composé et la maladie s’est avéré particulièrement difficile. En 2006, un groupe français a constaté que le matériel cellulaire des mammifères qui avaient été exposés à la bactérie intestinale E. coli subissaient des dommages mortels à leur ADN. Ils ont établi un lien entre ces dommages et un groupe de gènes d’E. coli codant pour des mécanismes de construction d’une molécule complexe. Baptisée colibactine, cette molécule était étonnamment difficile à étudier. Après de nombreuses tentatives, les chercheurs n’ont tout simplement pas pu l’isoler de votre E. coli qui la fabrique. La colibactine est l’une des nombreuses substances éphémères que les chercheurs soupçonnent les microbes de fabriquer. Comme les contaminants invisibles de la matière noire dans la chambre, cette « substance chimique de la matière noire » exige des moyens créatifs pour la recherche. Dans le cadre de ses recherches sur la biochimie microbienne de l’intestin, Mme Balskus utilise des méthodes indirectes pour examiner ces molécules insaisissables. Au cours des dix dernières années, son équipe a sondé la colibactine en étudiant la machinerie microbienne qui la fabrique. Elle et ses collègues ont reconstitué la structure de la colibactine et décidé qu’elle endommage l’ADN en développant des connexions errantes au sein de la double hélice. En s’appuyant sur ces travaux, les scientifiques ont découvert ailleurs un hyperlien définitif avec le cancer : les empreintes digitales distinctives de la molécule apparaissent dans des gènes reconnus pour favoriser la croissance des tumeurs colorectales. Un rôle pour les virus L’étude la plus récente de Balskus sur la colibactine a débuté avec une autre maladie : COVID-19. Comme beaucoup d’autres laboratoires, le sien a dû arranger les choses pour réduire les contacts physiques entre les experts. Dans le cadre de ce remaniement, le post-doctorant Justin Silpe et l’étudiant diplômé Joel Wong se sont retrouvés à travailler l’un près de l’autre pour la première fois. Leurs conversations les ont amenés, ainsi que Balskus, à s’interroger sur l’impact de la colibactine sur les autres microbes d’un intestin emballé. Dès le début, ils ont découvert que l’exposition de micro-organismes producteurs de colibactine à des non-producteurs avait peu d’effet, ce qui laisse penser que, par elle-même, la molécule n’est pas particulièrement mortelle. Silpe et Wong n’étaient pas sûrs que la colibactine, une grosse molécule volatile, puisse même pénétrer dans le matériel cellulaire microbien pour endommager leur ADN. Ils se sont ensuite demandé si une troisième partie – les infections bactériennes – pouvait être incluse. À peine plus que des éléments de données héréditaires, ces infections peuvent se glisser dans l’ADN des bactéries et rester tranquillement à l’affût. Puis, une fois déclenchées, elles entraînent une infection qui fait exploser la cellule comme une mine terrestre. Lorsque les experts ont cultivé des fournisseurs de colibactine avec des bactéries porteuses de ce type d’infections latentes, ils ont vu le nombre de contaminants viraux monter en flèche, et la croissance de nombreux virus informatiques contenant des bactéries diminuer. Cela indique que la molécule a déclenché une poussée d’infections bactériennes énergiques, éliminant les cellules. La colibactine pénètre effectivement dans les bactéries et endommage l’ADN, ont-ils démontré. Ces dommages déclenchent une sonnerie de réveil cellulaire qui réveille les virus. De nombreux microbes se sont révélés équipés pour se protéger contre la colibactine. Le laboratoire de Balskus a reconnu un gène de résistance codant pour une protéine qui neutralise la substance dans une grande variété de micro-organismes. Bien que la colibactine ait clairement un côté dangereux, elle pourrait être plus qu’un simple outil mortel, affirme Balskus. Par exemple, chaque dommage à l’ADN et les infections réveillées peuvent également provoquer des changements héréditaires, plutôt que la mort, dans les micro-organismes voisins, ce qui pourrait profiter aux fournisseurs de colibactine. Les découvertes de l’équipe de Balskus suggèrent que les cancers pourraient être des dommages causés par les bactéries productrices de colibactine. « Nous avons toujours pensé que les bactéries fabriquaient cette toxine pour cibler d’une manière ou d’une autre d’autres micro-organismes », déclare-t-elle. « Il ne semblait pas raisonnable, du point de vue de l’évolution, qu’elles l’aient obtenue pour se concentrer sur le matériel cellulaire humain. » Ensuite, Balskus prévoit d’examiner la façon dont le composé modifie le voisinage des microbes dans l’intestin – lesquels disparaissent et lesquels prospèrent après le contact avec le composé. « La clé pour arrêter le cancer pourrait être de comprendre les résultats que la colibactine a sur la communauté microbienne et comment sa création est gérée », dit-elle.
