Récemment, une réunion a été organisée pour découvrir les virus zombies, une nouvelle découverte incroyable. Certaines bactéries intestinales ont un superpouvoir effrayant : elles peuvent ranimer des virus inactifs qui se cachent dans d’autres microbes. Ce réveil viral déclenche des infections à part entière qui détruisent les cellules porteuses de virus informatiques, a indiqué le laboratoire d’Emily Balskus, chercheuse au Howard Hughes Healthcare Institute, dans un premier temps sous forme de prétirage sur bioRxiv, puis dans le journal Mother nature le 23 février 2022. Ils ont découvert qu’une molécule cryptique appelée colibactine peut faire sortir les virus fantastiques de leur sommeil. Les microbes produisent fréquemment des substances nocives pour se frapper les uns les autres dans les quartiers surpeuplés de l’intestin. Mais parmi ces armes chimiques, la colibactine est peu commune, explique Balskus, biologiste chimiste au Harvard College. « Elle n’élimine pas directement l’accent mis sur les micro-organismes, c’est-à-dire ce que nous pensons habituellement que les toxines nocives bactériennes font à l’intérieur des quartiers microbiens. » La colibactine modifie plutôt le matériel cellulaire microbien, déclenchant ainsi des virus latents – et mortels – cachés dans les génomes de certaines bactéries. Les gens ont longtemps cherché les substances puissantes que les microbes créent. « Nous en savons beaucoup sur leurs propriétés chimiques, nous les purifions en laboratoire et nous les utilisons comme médicaments, y compris comme antibiotiques », déclare Breck Duerkop, qui étudie les infections microbiennes à la faculté de médecine du Colorado. La raison pour laquelle les bactéries fabriquent ces substances et les effets qu’elles ont sur les micro-organismes voisins sont des questions qui restent 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 ». Un problème chimique plus sombre Les chercheurs savent depuis des années que la colibactine peut faire des ravages dans les cellules humaines. Les recherches menées par Balskus et bien d’autres ont montré que ce composé endommage l’ADN, ce qui peut entraîner des cancers colorectaux. Mais l’établissement d’un lien entre cette substance et la maladie s’est avéré particulièrement difficile. En 2006, un groupe français a signalé que les cellules de mammifères qui rencontraient le micro-organisme intestinal 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 création d’une molécule complexe. Baptisée colibactine, cette molécule était extraordinairement difficile à étudier. Après de nombreux essais, les chercheurs n’ont pas réussi à l’isoler de l’E. coli qui la fabrique. La colibactine est l’un des nombreux composés éphémères que les chercheurs soupçonnent les microbes de fabriquer. Comme les particules indétectables de matière sombre dans une pièce, cette « substance chimique plus sombre » exige des méthodes de recherche innovantes. Dans le cadre de son exploration de la biochimie microbienne de l’intestin, Mme Balskus utilise des méthodes indirectes pour analyser ces molécules évasives. 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 déterminé qu’elle pose des problèmes à l’ADN en formant des connexions errantes à l’intérieur de la double hélice. En s’appuyant sur cette fonction, les chercheurs ont découvert ailleurs un lien définitif avec les cancers : les empreintes digitales uniques de la molécule apparaissent dans des gènes reconnus pour favoriser la croissance des tumeurs colorectales. Un rôle pour les virus Les recherches les plus récentes de Balskus sur la colibactine ont débuté avec une autre maladie : COVID-19. Comme un certain nombre d’autres laboratoires, le sien a dû aménager des points pour réduire les contacts physiques réels entre les chercheurs. Dans le cadre de ce remaniement, le post-doctorant Justin Silpe et l’étudiant 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 se demander comment la colibactine influençait les autres microbes dans un intestin encombré. Au début, ils ont découvert que le fait de révéler les bactéries productrices de colibactine aux fournisseurs faibles avait peu d’effet, ce qui indique que, par elle-même, la molécule n’est pas particulièrement mortelle. Silpe et Wong n’étaient pas certains que la colibactine, une grosse molécule volatile, puisse même pénétrer dans le matériel cellulaire des bactéries pour endommager leur ADN. Ils se sont alors demandé si une tierce partie – des virus infectant des micro-organismes – pouvait être impliquée. Ces infections, qui ne sont guère plus que des fragments d’information génétique, peuvent se glisser dans l’ADN des bactéries et rester silencieusement à l’affût. Puis, une fois déclenchées, elles provoquent une infection qui fait exploser la cellule comme une mine terrestre. Lorsque les experts ont augmenté le nombre de fournisseurs de colibactine avec des bactéries porteuses de telles infections latentes, ils ont vu la quantité de particules virales augmenter, ainsi que la croissance de nombreux micro-organismes contenant des virus diminuer. Cela indique que la molécule a déclenché une augmentation des infections bactériennes énergiques et tueuses de cellules. L’équipe a démontré que la colibactine pénètre réellement dans les micro-organismes et endommage l’ADN. Ces dommages déclenchent une sonnerie d’alarme cellulaire qui réveille les infections. De nombreux microbes semblent équipés pour se protéger contre la colibactine. Le laboratoire de Balskus a identifié un gène de résistance codant pour une protéine qui neutralise la substance dans une multitude de micro-organismes. Bien que la colibactine ait clairement un côté dangereux, elle pourrait fonctionner comme plus qu’une simple arme mortelle, selon Balskus. Par exemple, chaque dommage à l’ADN et les virus réveillés peuvent également provoquer des changements génétiques, plutôt que des pertes de vie, dans les bactéries voisines, ce qui pourrait profiter aux producteurs de colibactine. Selon les découvertes de l’équipe de Balskus, les cancers pourraient être des dommages collatéraux provoqués par d’autres activités des bactéries productrices de colibactine. « Nous avons toujours pensé que les bactéries créaient cette toxine pour se concentrer sur d’autres bactéries d’une certaine manière », explique-t-elle. « Il ne semblait pas raisonnable, d’un point de vue évolutif, qu’elles l’aient obtenue pour se concentrer sur les cellules humaines. » Par la suite, Balskus a l’intention d’étudier comment la substance modifie la communauté des microbes dans l’intestin – lesquels disparaissent et lesquels prospèrent juste après l’exposition au composé. « La clé pour arrêter le cancer pourrait être de connaître les effets de la colibactine sur la communauté microbienne et la manière dont sa création est gérée », dit-elle.