Les biologistes ont trouvé des preuves que les virus ont une certaine forme d'intelligence collective et sont capables de reconnaître les «marques» que leurs concurrents et proches laissent dans les cellules, et de les guider dans la prise de décision, selon un article publié dans la revue Nature.
«Ces bactériophages (virus qui infectent les bactéries) contiennent deux programmes de comportement. L'une fait produire à la cellule un grand nombre de copies d'elle-même et y lance un programme d'autodestruction, et lorsque la seconde est allumée, elle s'intègre dans son ADN et entre dans un «sous-sol profond» avec la possibilité d'un renouveau dans le futur », explique Nonia Pariente, biologiste moléculaire et éditeur de la revue Nature Microbiology.
Soldats de la guerre éternelle
Les maladies et les infections ne sont pas quelque chose que seuls les humains et autres créatures multicellulaires souffrent - il y a une guerre continue pour la survie entre les bactéries et les virus depuis plusieurs centaines de millions d'années. Des traces de cette guerre peuvent être trouvées partout - chaque millilitre d'eau de mer contient jusqu'à un milliard de «virus de combat» - des bactéries, et environ 70% des microorganismes marins en sont infectés.
Au cours de milliards d'années d'évolution, les virus ont appris à contourner l'attention des systèmes de défense microbiens, et ces derniers ont développé une sorte d '«antivirus» génétique, le système CRISPR-Cas9, qui trouve des traces d'ADN viral dans le génome du microbe et l'oblige à se suicider pour protéger les bactéries voisines. Les virus ont répondu à ces «défenses évolutives» en créant un anti-antivirus qui supprime CRISPR-Cas9, et la course aux armements biologiques s'est poursuivie.
Rotem Sorek de l'Institut Weizmann des Sciences à Rehovot, Israël et ses collègues ont trouvé un autre exemple très intéressant d'une «arme» inventée par des virus en étudiant le fonctionnement du bactériophage phi3T, infectant des bacilles communs (Bacillus subtilis).
Au départ, les scientifiques ont essayé de comprendre une chose complètement différente: comment les microbes se notifient la présence d'un virus et se préparent à repousser son attaque. Les scientifiques pensaient que les bactéries infectées libéraient des molécules de signalisation spéciales dans l'environnement qui signalaient aux autres microbes de leur colonie de danger.
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Pour tester cela, Sorek et ses collègues ont élevé une colonie de bacilles, les ont infectés avec phi3T, puis filtré le liquide que les microbes ont libéré lors de l'infection de la colonie. Les biologistes ont ajouté une partie de cette solution à une nouvelle colonie de bactéries, suggérant que les molécules de signalisation que leurs amis décédés libéraient dans le milieu nutritif les prépareraient à une nouvelle attaque de virus et les protégeraient de l'infection. La réalité s'est avérée complètement différente.
Signaux secrets
Il s'est avéré que les courtes molécules de protéines arbitrium, que les biologistes ont isolées de cette solution, étaient en fait destinées à permettre aux virus de communiquer entre eux, pas à des bactéries, et leurs «auteurs» n'étaient pas des microbes, mais leurs invités non invités.
Ces molécules, comme le montrent les expériences des généticiens israéliens, font passer le virus d'un programme de reproduction à un autre. En présence d'arbitre, les virus «vont sous terre», s'insérant dans l'ADN des bactéries au lieu d'y proliférer et de détruire les cellules.
Le changement de programme se produit en raison du fait que l'arbitre bloque le travail de la protéine virale AimR, qui est responsable du démarrage de la procédure de multiplication de l'ADN viral et de dissolution des parois des bactéries.
Pourquoi les virus en ont-ils besoin? Ce système de signalisation, expliquent les scientifiques, fonctionne comme une sorte d'intelligence collective des virus, ce qui leur permet de coordonner leur comportement de manière flexible. Lorsqu'il y a peu de virus, il est plus rentable pour eux de se multiplier activement, d'infecter de nouvelles bactéries et de les tuer, mais avec le temps, ils sont trop nombreux et les bactéries commencent à répondre collectivement à l'infection, ou le nombre de bacilles chute à des valeurs extrêmement faibles.
À ce stade, les virus passent à un programme d'infection alternatif, utilisant des signaux comme l'arbitre, et «se cachent dans la foule», attendant une nouvelle opportunité d'infecter. Sorek dit que son équipe a trouvé plus d'une centaine d'autres molécules similaires à l'arbitrium et AimR dans d'autres virus bactériophages, suggérant que de nombreux virus, voire tous, sont capables de «communiquer» avec leur propre type.
Il est possible que des systèmes similaires existent dans les virus infectant les humains, et leur présence pourrait expliquer comment le VIH et un certain nombre d'autres rétrovirus se cachent dans les cellules tout en essayant de les expulser du corps. Si les scientifiques parviennent à trouver une molécule qui fera «pénétrer» le VIH dans la cellule pour toujours et ne restera pas là, alors le problème de la lutte contre lui sera résolu.
