QUEL EST LE CYCLE LYSOGÈNE? - LA BIOLOGIE - 2024

Le cycle lysogène, également appelé lysogénie, est une étape du processus de reproduction de certains virus, principalement ceux qui infectent les bactéries. Dans ce cycle, le virus insère son acide nucléique dans le génome de la bactérie hôte.

Ce cycle forme, avec le cycle lytique, les deux principaux mécanismes de réplication des virus. Lorsque le bactériophage, au cours du cycle lysogène, insère son ADN dans le génome bactérien, il devient un prophage.

Zlir'a. Version espagnole par Alejandro Porto, via Wikimedia Commons

Les bactéries infectées par ce prophage continuent à vivre et à se reproduire. Lors de la reproduction bactérienne, une réplique du prophage est également obtenue. Il en résulte que chaque cellule bactérienne fille est également infectée par le prophage.

La reproduction de la bactérie infectée, et donc de son prophage hôte, peut se poursuivre pendant plusieurs générations sans qu'aucune manifestation du virus ne se produise.

Parfois, spontanément, ou dans des conditions de stress environnemental, l'ADN du virus se sépare de celui bactérien. Lorsque la séparation du génome bactérien se produit, le virus initie le cycle lytique.

Cette étape de reproduction du virus provoquera la rupture de la cellule bactérienne (lyse) permettant la libération de nouvelles copies du virus. Les cellules eucaryotes sont également susceptibles d'être attaquées par des virus lysogènes. Cependant, on ne sait pas encore comment l'insertion de l'ADN viral dans le génome de la cellule eucaryote se produit.

Virus bactériophage injectant son génome dans des bactéries. Tiré et édité de: Thomas Splettstoesser. (Traduit en espagnol par Alejandro Porto), via Wikimedia Commons.

Le bactériophage

Les virus qui n'infectent que les bactéries sont appelés bactériophages. Ils sont également connus sous le nom de phages. La taille de ce type de virus est assez variable, avec une gamme de tailles pouvant être comprise entre 20 et 200 nm environ.

Les bactériophages sont omniprésents et peuvent se développer dans pratiquement n'importe quel environnement où se trouvent des bactéries. Il a été estimé, par exemple, qu'un peu moins des trois quarts des bactéries vivant dans la mer sont infectées par des phages.

Cycle d'infection virale

L'infection virale commence par l'adsorption des phages. L'adsorption des phages se produit en deux étapes. Dans le premier, dit réversible, l'interaction entre le virus et son hôte potentiel est faible.

Tout changement des conditions environnementales peut entraîner l'arrêt de cette interaction. Dans l'interaction irréversible, en revanche, des récepteurs spécifiques sont impliqués qui empêchent l'interruption de l'interaction.

L'ADN du virus ne peut pénétrer à l'intérieur de la bactérie que lorsque l'interaction irréversible se produit. Par la suite, et selon le type de phage, ceux-ci peuvent effectuer divers cycles de reproduction.

Outre les cycles lytique et lysogène, déjà décrits, il existe deux autres cycles reproductifs, le cycle de développement continu et le cycle pseudolysogène.

Cycle lytique

Au cours de cette étape, la réplication du virus au sein des bactéries se produit rapidement. Au final, la bactérie subira une lyse de sa paroi cellulaire et les nouveaux virus seront libérés dans l'environnement.

Chacun de ces phages nouvellement libérés peut attaquer une nouvelle bactérie. La répétition successive de ce processus permet à l'infection de se développer de manière exponentielle. Les bactériophages qui participent au cycle lytique sont appelés phages virulents.

Cycle lysogène

Dans ce cycle, la lyse de la cellule hôte ne se produit pas, comme c'est le cas dans le cycle lytique. Après les étapes d'adsorption et de pénétration, l'étape d'intégration de l'ADN phagique à celui de la cellule bactérienne se poursuit, pour devenir un prophage.

La réplication des phages se produira simultanément avec la reproduction bactérienne. Le prophage intégré dans le génome bactérien sera hérité par la bactérie fille. Le virus peut continuer sans se manifester pendant plusieurs générations bactériennes.

Ce processus est courant lorsque le nombre de bactériophages est élevé par rapport au nombre de bactéries. Les virus qui effectuent le cycle lysogène ne sont pas virulents et sont appelés tempérés.

Finalement, les prophages peuvent être séparés du génome bactérien et transformés en phages lytiques. Ces derniers entrent dans le cycle lithogénique qui conduit à la lyse bactérienne et à l'infection de nouvelles bactéries.

Cycle lytique et lysogène. Tiré et édité de: Suly12, de Wikimedia Commons

Cycle de développement continu

Certains bactériophages effectuent de nombreuses réplications à l'intérieur des bactéries. Dans ce cas, contrairement à ce qui se passe lors du cycle lysogène, il ne provoque pas de lyse bactérienne.

Les virus nouvellement répliqués sont libérés des bactéries par des endroits spécifiques de la membrane cellulaire, sans provoquer leur rupture. Ce cycle est appelé développement continu.

Cycle pseudolysogène

Parfois, la disponibilité des nutriments dans le milieu est mauvaise pour que les bactéries se développent et se reproduisent normalement. Dans ces cas, on pense que l'énergie cellulaire disponible n'est pas suffisante pour que les phages produisent une lysogenèse ou une lyse.

De ce fait, les virus entrent alors dans un cycle pseudolysogène. Cependant, ce cycle est encore peu connu.

Conversion lysogène

Finalement, en tant que produit de l'interaction entre le prophage et la bactérie, le premier peut induire l'apparition de changements dans le phénotype de la bactérie.

Cela se produit principalement lorsque les bactéries hôtes ne font pas partie du cycle normal du virus. Ce phénomène est appelé conversion lysogène.

Les changements induits dans la bactérie par l'ADN du prophage augmentent le succès biologique de l'hôte. En augmentant la capacité biologique et le succès de survie des bactéries, le virus en profite également.

Ce type de relation bénéfique pour les deux participants pourrait être classé comme un type de symbiose. Cependant, il faut se rappeler que les virus ne sont pas considérés comme des êtres vivants.

Le principal avantage des bactéries transformées par voie lysogène est leur protection contre les attaques d'autres bactériophages. La conversion lysogène peut également augmenter la pathogénicité des bactéries chez leurs hôtes.

Même une bactérie non pathogène peut devenir pathogène par conversion lysogène. Cette modification du génome est permanente et héréditaire.

Phagothérapie

La phage thérapie est une thérapie qui consiste en l'application de phages comme mécanisme de contrôle pour empêcher la propagation de bactéries pathogènes. Cette méthodologie de contrôle bactérien a été utilisée pour la première fois en 1919.

A cette occasion, il a été utilisé pour traiter un patient souffrant de dysenterie, obtenant un résultat tout à fait favorable. La phagothérapie a été utilisée avec succès au début du siècle dernier.

Avec la découverte de la pénicilline, ainsi que d'autres substances antibiotiques, la phagothérapie a été pratiquement abandonnée en Europe occidentale et sur le continent américain.

L'utilisation aveugle d'antibiotiques, a permis l'apparition de souches bactériennes multirésistantes aux antibiotiques. Ces bactéries sont de plus en plus fréquentes et résistantes.

Pour cette raison, il y a un nouvel intérêt dans le monde occidental pour le développement de la phagothérapie pour le contrôle de la contamination et des infections bactériennes.

Avantages de la thérapie phagique

1) La croissance des phages se produit de manière exponentielle, augmentant leur action au fil du temps, les antibiotiques, au contraire, perdent leur effet avec le temps en raison de la destruction métabolique de la molécule.

2) Les phages ont la capacité de subir des mutations, ce qui leur permet de combattre la résistance que les bactéries pourraient développer à leur attaque. D'autre part, les antibiotiques ont toujours le même principe actif, donc lorsque les bactéries développent une résistance à de tels principes actifs, les antibiotiques sont inutiles

3) La phagothérapie n'a pas d'effets secondaires pouvant être nocifs pour les patients.

4) Le développement d'une nouvelle souche de phage est une procédure beaucoup plus rapide et moins chère que la découverte et le développement d'un nouvel antibiotique.

5) Les antibiotiques n'affectent pas seulement les bactéries pathogènes, mais également d'autres bactéries potentiellement bénéfiques. Les phages, par contre, peuvent être spécifiques à une espèce, de sorte que le traitement contre les bactéries responsables de l'infection peut être limité, sans affecter les autres micro-organismes.

6) Les antibiotiques ne tuent pas toutes les bactéries, par conséquent, les bactéries survivantes peuvent transmettre des informations génétiques qui confèrent une résistance à l'antibiotique à leur progéniture, créant ainsi des souches résistantes. Les bactériophages lysogénétiques tuent les bactéries qu'ils infectent, réduisant la possibilité de développement de souches bactériennes résistantes.

Références

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