Prophages

Comme Prophage l'ADN phagique des bactériophages tempérés est appelé lorsqu'il est présent dans la cellule hôte bactérienne. Des bactériophages ont été découverts par Félix Hubert d’Hérelle en 1917. Ce sont des virus qui se sont adaptés à des bactéries spécifiques. Au cours de la suite de la recherche, une distinction a été faite entre le phage lytique à haute virulence et le phage tempéré avec prophage silencieux et cycle lysogène.

Que sont les prophages?

Le prophage du bactériophage tempéré peut être présent sous forme de plasmide dans la cellule hôte ou être intégré dans l'ADN bactérien. Pour cela, le phage tempéré doit adopter le cycle lysogène lors de l'injection de l'ADN phagique. Une distinction est faite entre le cycle lytique et le cycle lysogène. Alors que le cycle lytique provoque une réplication rapide et une lyse ultérieure de la cellule hôte après l'injection du matériel génétique, dans le cycle lysogène, des gènes répresseurs du phage sont injectés dans la cellule hôte afin de supprimer le cycle lytique, c'est-à-dire la dissolution rapide de la cellule.

Le phage tempéré peut basculer entre le cycle lytique et lysogène en fonction des conditions environnementales dominantes. Le cycle lytique fait référence à la manière conventionnelle dont les gènes phagiques fonctionnent dans la cellule hôte. Une réplication rapide dans la cellule hôte a lieu après l'injection de l'ADN viral. Après que la capside et les protéines de la fibre de la queue se sont répliquées en plus de l'ADN viral et que de nombreuses nouvelles particules virales ont été assemblées à partir des parties individuelles, la paroi cellulaire de la cellule hôte est décomposée par le lysozyme. Lorsque la paroi cellulaire se dissout, les nouveaux phages sont libérés et leur ADN peut maintenant être injecté dans d'autres cellules bactériennes. Ce processus est terminé en environ une heure.

En raison du nombre élevé de nouvelles particules virales, cette approche est appelée «forme virulente». Puisque la paroi cellulaire de l'hôte est détruite au moyen du lysozyme, le terme "cycle lytique" est utilisé. Dans le cas d'un phage tempéré, la réplication rapide et la lyse ultérieure de la cellule hôte ne doivent pas nécessairement entrer en vigueur. En fonction des facteurs environnementaux existants, le phage tempéré peut basculer entre le cycle lytique et lysogène. Le cycle lytique peut être supprimé par l'injection de gènes répresseurs et le cycle lysogène peut démarrer indéfiniment.

Dans le cycle lysogène, le matériel génétique du phage est inséré dans le matériel génétique du germe et peut y survivre pendant une période indéfinie. Le matériel génétique injecté est appelé «encore» et est défini comme «prophage». Le prophage peut se trouver sous forme de plasmide dans le cytoplasme de la cellule hôte ou être intégré dans le matériel génétique de la bactérie.

L'intégration du matériel génétique viral nécessite un degré élevé de spécialisation. Le génome des phages tempérés ne peut être attaché qu'à certaines positions de l'ADN bactérien. Inversement, le matériel génétique des souches individuelles de phages tempérés peut toujours être identifié aux mêmes emplacements dans le génome bactérien.

Grâce à l'adaptation réussie, les prophages deviennent les bénéficiaires de la division cellulaire bactérienne. Lorsque la cellule hôte divise la mitose, le matériel génétique viral est transmis. Une transmission supplémentaire à d'autres bactéries peut se produire par conjugaison. Les prophages peuvent donc se propager par différentes voies de transmission sur des souches bactériennes entières. En raison d'influences environnementales telles que la lumière UV ou certains produits chimiques, le prophage peut revenir au cycle lytique et s'efforcer d'obtenir une réplication agressive.

Le prophage utilise également les processus de transcription de la cellule hôte: les gènes répresseurs injectés du phage sont reconnus comme des dommages à l'ADN par certaines enzymes de la bactérie et sont dégradés. La dégradation des gènes répresseurs est autodestructrice au sein de la cellule hôte. Le cycle lytique ne peut plus être supprimé et le prophage passe de l'état lysogène à la réplication agressive, qui se termine par la dissolution ultérieure de la paroi cellulaire bactérienne.

Occurrence, distribution et propriétés

Les phages sont des virus hautement spécialisés qui se sont adaptés à des souches individuelles de bactéries. Ainsi, tous les bactériophages ne peuvent pas accéder à toutes les bactéries. La multiplication sans la cellule hôte spécifique n'est pas possible pour le bactériophage. Le haut niveau de spécialisation signifie que les bactériophages peuvent être trouvés sur le même terrain que leurs cellules hôtes.

La même chose est vraie à un degré encore plus grand pour les prophages. Puisque les prophages ne sont pas des virus conventionnels et se présentent uniquement comme du matériel génétique viral dans l'organisme hôte, ils ne peuvent pas être trouvés en dehors des cellules attribuées en raison de la seule définition.

De plus, il faut mentionner que les bactériophages seuls dans l'eau de mer ont un nombre de (10 à la puissance 30) et donc plus de phages que d'êtres vivants sont présents sur toute la planète. En revanche, il existe un très petit nombre de dix-neuf bactériophages officiellement recherchés, ce qui rend difficile de faire une déclaration précise sur l'occurrence.

Signification et fonction

La phagothérapie a été développée dans les années 1920 et est utilisée avec succès en Europe de l'Est pour lutter contre diverses maladies infectieuses à ce jour. Les avantages de la phagothérapie sont évidents: les bactériophages n'endommagent que les souches bactériennes individuelles, tandis que les antibiotiques ont généralement un effet nocif sur les bactéries dans le corps.

La découverte de la pénicilline dans les années 1940 a conduit à l'utilisation massive d'antibiotiques en Occident et, par conséquent, à la fin de la recherche sur les phages. L'accumulation ultérieure de nombreuses résistances aux antibiotiques a déclenché un intérêt accru pour les bactériophages dans les années 1990.

La phagothérapie se concentre sur les bactériophages à virulence agressive et à cycle exclusivement lytique, tandis que les bactériophages et prophages tempérés n'ont jusqu'à présent joué qu'un rôle secondaire.

Maladies et affections

Certains agents pathogènes ne peuvent développer leur virulence que par symbiose avec les prophages. Clostridium botulinum ne peut produire la redoutable toxine botulique qu'à l'aide de l'ADN phagique intégré. Streptococcus pyogenes ne peut déclencher la scarlatine qu'en association avec l'ADN de prophage.

Vibrio cholerae produit le choléra uniquement par des prophages spéciales. Cela montre également l'importance des phages pour la médecine humaine. Des souches bactériennes entières pourraient perdre leur potentiel pathogène si les prophages responsables pouvaient être spécifiquement désactivés.