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Comprendre leur comportement pourrait aider à la recherche d’alternatives aux antibiotiques, déclare le professeur TAU

Les virus, bactéries et autres micro-organismes ressemblent plus aux humains dans leur comportement que nous ne l’imaginons, ont découvert des chercheurs. Ils prennent des décisions éclairées, interagissent socialement et choisiront de rivaliser ou de coopérer, selon ce qui convient à leurs intérêts. Ils peuvent s’entraider ou se nuire pour assurer leur propre survie. Et ils peuvent tuer ou rester en sommeil, selon les circonstances. C’est un comportement sophistiqué pour un microbe de 0,0001 mm.

“Au cours des 15 à 20 dernières années, il est devenu clair que les bactéries et, plus récemment, certains virus peuvent être considérés comme ayant des interactions sociales”, a déclaré le professeur Avigdor Eldar de l’Université de Tel Aviv à NoCamels. “O [just like with humans], dans ces interactions sociales, vous voyez beaucoup de concurrence. Vous voyez la coopération, vous voyez le conflit, vous voyez la manipulation, [and] vous voyez également l’écoute clandestine.

Prof. Avigdor Eldar, de l’Université de Tel Aviv Credit TAU

Les économistes appelleraient cela la théorie des jeux : un cadre pour comprendre le choix dans des situations entre des acteurs concurrents. Les scientifiques qui discutent d’organismes non humains préfèrent l’appeler “biologie sociale”, mais les règles sont similaires.

Dans une étude publiée en décembre 2021 dans microbiologie de la natureEldar et son équipe de chercheurs de la Shmunis School of Biomedicine and Cancer Research ont découvert de nouvelles complexités en biologie sociale, à savoir la communication humaine et la prise de décision. phage les virus, qui sont inoffensifs pour l’homme mais sont les ennemis naturels des bactéries.

Les virus phages visent à se reproduire le plus possible. Pour ce faire, ils infectent une seule bactérie et l’utilisent à des fins de multiplication. Une fois à l’intérieur d’une bactérie, le virus doit d’abord prendre l’une des deux décisions possibles : tuer l’hôte immédiatement, ou passer en “dormance” et le tuer plus tard.

“Lorsque [the virus] tue les bactéries, il peut produire quelque chose comme, disons, 50 à 100 copies de lui-même », explique Eldar. “Donc, s’il y a beaucoup de bactéries autour, qu’elles peuvent infecter puis tuer, elles peuvent se propager beaucoup plus rapidement. Par contre, s’il n’y a pas beaucoup de bactéries disponibles, il vaut mieux [become dormant and] rester dans les bactéries. Puisque la bactérie se réplique, c’est en fait une bonne chose que le virus reste à l’intérieur de la bactérie et se réplique avec elle.”

Il ajoute que la disponibilité des bactéries est déterminée par le niveau d’infection. En fait, les bactéries peuvent être revendiquées par un virus phage à la fois, ce qui signifie qu’un virus devra s’assurer que les bactéries environnantes ne sont pas occupées par ses pairs.

Comment savoir s’il y a des proies libres à infecter ? Lors de la communication avec leurs proches. “Lorsque le virus pénètre dans la cellule, il produit une [chemical] puis l’envoie hors des cellules. [Simultaneously], produit un récepteur spécifique capable de détecter ce produit chimique. La logique est donc que si le virus “sent” beaucoup comme lui-même, s’il sent [a lot of] ces produits chimiques de signalisation, il n’essaiera pas d’infecter mais deviendra inactif », dit-il.

Des recherches sur la décision de la première étape de tuer ou de se mettre en sommeil avaient précédé la présente étude, et les résultats ont été publiés par des collègues d’Eldar en 2017. Ce qui restait à clarifier, c’était comment les phages décidaient, après avoir choisi l’état de dormance, quand se réveiller. en haut se lever, tuer l’hôte et se propager, et quand entrer en sommeil, note Eldar.

Abandonner le navire qui coule

“Normalement, la plupart des virus prennent la décision [to wake up] lorsqu’il y a des dommages à la cellule, principalement des dommages à l’ADN. C’est comme quitter un navire qui coule », dit-il.

En même temps, il y a aussi la signalisation recueillie auprès des phages environnants qui détermine s’il y aura des places disponibles après l’abandon du navire. En fait, même lorsqu’il est en sommeil, le virus n’a pas cessé de produire et de capturer des signaux chimiques, explique Eldar.

Bactéries attaquées : les cellules abritant le virus passent du bleu au jaune. Crédit TAU

« Notre article a montré que le virus prend une décision plus compliquée [when awakening than when going to sleep]. Le virus doit combiner les deux éléments d’information, à la fois les dommages [of the bacteria] et le [surrounding] signalisation. Donc, en gros, le virus se pose deux questions : premièrement, mon vaisseau est-il endommagé ? Deuxièmement, est-ce que je vois d’autres endroits intacts et inoccupés autour de moi ? S’il “sent” comme s’il était entouré de beaucoup d’autres phages, il ne tuera pas les bactéries mais essaiera de corriger son propre ADN. Fondamentalement, il n’y a une raison d’abandonner le navire qui coule que si vous savez qu’il existe un refuge sûr quelque part. Sinon, il vaut mieux essayer de laisser les marins réparer ça », dit-il.

relation amour-haine

“Ces virus ont une sorte de relation amour-haine avec les bactéries”, poursuit Eldar. “Lorsqu’ils sont dormants, ils veulent en fait que les bactéries se développent, car lorsque les bactéries se développent, le virus en bénéficiera également, car il peut se développer et se répliquer avec les bactéries. Parfois le virus [actively] aider les bactéries. Il apporte donc des gènes vraiment utiles à la bactérie, soit pour se protéger contre d’autres virus, soit [against] antibiotiques. »

Cela dit, les bactéries ne sont pas des victimes passives et ont leurs propres façons de manipuler le virus. Selon Eldar, des recherches futures pourraient examiner comment la bactérie pourrait exploiter les faiblesses du système de signalisation chimique du virus. « On pourrait supposer que la bactérie peut [in turn] manipuler le virus. Dans un sens, ce mode de communication virale est également [its] Talon d’Achille. Si vous y réfléchissez, le virus est maintenant à l’intérieur de la bactérie.

Les virus microscopiques attaquent les bactéries hôtes. . . et les bactéries se défendent. Photos du dépôt de crédit

“Maintenant, si la bactérie était capable de [replicate] ce signal, le virus supposera que le signal est émis par un autre virus [of its kind]. Par conséquent, cela peut faire croire au virus qu’il y a beaucoup d’autres virus autour et cela ne tuera pas la bactérie, mais ira simplement dans son état dormant », réfléchit-il.

“C’est donc un échange intéressant que chaque fois qu’il y a des informations qui sont faites [and consumed]il y a un [opportunity] pour manipulation. »

Regard vers l’avenir : les virus tueurs en médecine

Les propriétés létales des virus phages peuvent également être utilisées en médecine pour éliminer les bactéries nocives dans le corps humain, explique Eldar. « Il y a donc ce domaine, qui a effectivement gagné du terrain ces dernières années, qui s’appelle la ‘thérapie par les phages’, et qui fonctionne comme une sorte d’alternative aux antibiotiques. Habituellement, ce domaine utilise des virus qui ne peuvent tuer que les bactéries, car ils veulent vraiment tuer les bactéries, ils ne veulent pas qu’elles deviennent inactives », dit-il.

Les recherches que lui et ses collègues mènent sur la prise de décision en matière de virus pourraient être utiles ici. “Généralement, [these viruses] ils sont très rapides, car ils n’ont pas à décider, ils entrent immédiatement et tuent. Or, il a été démontré par le passé que ce type de virus devra aussi, sous certaines conditions, prendre des décisions. [For instance], lorsqu’ils infectent la bactérie, ils peuvent décider de la tuer rapidement et moins efficacement, ou plus lentement et efficacement. Parce que, encore une fois, dans certaines conditions, il vaut mieux être rapide et sale et ensuite aller infecter les autres. [But] s’il y a très peu de proies dans l’environnement, il vaut mieux être plus lent et plus efficace pour tuer les bactéries.”

“Alors [our research on phage decision-making] peut avoir un impact sur notre compréhension de la [ways] ces virus très agressifs [operate]. Car ils devront aussi communiquer. [with their peers] faire la [above] les décisions.”

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