Une molécule d’ARN récemment découverte pour lutter contre les « superbactéries »

Appelée PreS, cette molécule permet à un virus bactériophage (« mangeur de bactéries »), ou phage, de prendre le contrôle d’une cellule bactérienne, l’utilisant pour sa propre croissance et finissant par la détruire.

« La résistance aux antibiotiques est l’une des menaces les plus graves pesant sur la santé mondiale à notre époque », a déclaré le Dr Sahar Melamed, directeur du laboratoire Melamed de l’Université hébraïque de Jérusalem, au Times of Israel.

Comprendre le fonctionnement des phages peut « aider les scientifiques à faire avancer la recherche et les traitements susceptibles de lutter contre les bactéries résistantes aux antibiotiques », a-t-il indiqué.

Cette étude menée par Aviezer Silverman, doctorant, Raneem Nashef, étudiante en master, et Reut Wasserman, biologiste computationnelle de l’Université hébraïque, en collaboration avec l’équipe du professeur Ido Golding de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign, a été publiée jeudi dans la revue à comité de lecture Molecular Cell.

La menace mondiale des bactéries résistantes aux antibiotiques

La montée de la résistance aux antimicrobiens représente désormais un défi sanitaire mondial.

Selon l’Organisation mondiale de la santé, en 2019, ces bactéries qui résistent aux antibiotiques, communément appelées « superbactéries », ont été directement responsables de 1,27 million de décès dans le monde.

Dès 2013, un rapport du contrôleur général de l’État avait révélé que quelque 5 000 Israéliens mouraient chaque année d’infections associées à cette résistance bactérienne. Et ce nombre ne cesse d’augmenter.

C’est un microbiologiste franco-canadien nommé Félix d’Hérelle qui a découvert les bactériophages en 1917. Un nom qu’il a formé à l’aide du grec ancien phagein, qui signifie « dévorer », et dans ce cas « manger des bactéries ». D’Hérelle a découvert le bactériophage qui détruisait les bactéries responsables de la dysenterie.

Une fois la pénicilline découverte, la majorité des scientifiques ont mis un terme à leurs recherches sur les phages. Mais, les bactéries étant devenues plus résistantes aux antibiotiques, les chercheurs, réalisant que de nouvelles solutions étaient nécessaires, se sont remis à étudier les phages.

Recherche sur la phagothérapie en Israël

Le besoin d’une solution est devenu de plus en plus pressant à mesure de l’augmentation du nombre de bactéries résistantes aux traitements antibiotiques. Au cours des deux années de guerre à Gaza, des dizaines de soldats de l’armée israélienne ont été infectés par ces superbactéries. L’un d’entre eux, Hanan Drori, est décédé des suites d’une grave infection fongique.

C’est en 2018 qu’a été créé le Centre israélien de phagothérapie, en partenariat avec l’hôpital Hadassah. Il étudie le potentiel thérapeutique des phages qui ciblent et tuent les bactéries avec précision, et a mené à bien de nombreux traitements par phagothérapie contre des infections microbiennes.

Depuis le début de la guerre, les chercheurs du centre ont donné à certains des phages qu’ils ont découvert le nom de personnes qui ont été tuées.

Écouter les ARN « communiquer » entre eux

Selon Melamed, le laboratoire utilise la méthode RIL-seq (RNA Interaction by Ligation and sequencing), qu’il a mise au point pendant ses études postdoctorales dans le laboratoire du professeur Hanah Margalit, à l’Université hébraïque.

Melamed a expliqué qu’il avait inventé une nouvelle application pour RIL-seq dans le cadre de cette étude, afin de cartographier les interactions se déroulant « pendant que les bactéries sont infectées par le phage ».

La méthode RIL-seq permet d’identifier les molécules d’ARN en interaction à l’intérieur d’une cellule en les « collant » ensemble, puis en séquençant les molécules ainsi jointes pour voir quels ARN sont appariés.

C’est en cartographiant les interactions entre ARN, qui étaient auparavant difficiles à observer, que les chercheurs ont découvert comment les petits ARN « communiquaient » entre eux à l’intérieur des bactéries, dévoilant ainsi « un nouveau niveau de communication entre les bactéries et les phages », a-t-il ajouté.

Melamed et son équipe ont été surpris de découvrir la minuscule molécule d’ARN PreS à l’intérieur d’un phage lambda, qui attaque les bactéries E. coli.

« [Lambda] est l’un des virus les plus étudiés depuis 75 ans. Mais nous avons découvert PreS, que personne n’avait remarqué auparavant », a-t-il déclaré.

« PreS détourne le mécanisme de réplication de la bactérie », a ajouté Melamed.

Il est alors capable de « se reproduire efficacement à l’intérieur de chaque bactérie », a-t-il poursuivi. « Il maximise également sa propagation au sein de la population bactérienne. »

À mesure que le nombre de phages produits augmente, ceux-ci deviennent si nombreux qu’ils font exploser la cellule, tuant la bactérie.

Découvrir comment PreS prend le contrôle des cellules bactériennes fournit des connaissances fondamentales importantes, de nature à aider les scientifiques à concevoir, à l’avenir, des traitements par phagothérapie plus intelligents et plus efficaces.

Melamed a annoncé que la prochaine étude de son laboratoire sera consacrée à la recherche d’autres molécules d’ARN dans différents phages, « afin de comprendre comment ces molécules manipulent également les systèmes bactériens et les adaptent à leurs besoins ».

« Les scientifiques recherchent activement des traitements alternatifs pour lutter contre la résistance aux antibiotiques », a indiqué Melamed. « Une approche particulièrement prometteuse est la phagothérapie, qui utilise des virus qui infectent et tuent spécifiquement les bactéries, offrant ainsi une alternative ciblée et potentiellement puissante aux antibiotiques conventionnels. »

Cette recherche, a-t-il ajouté, transforme également « notre façon de concevoir le dialogue moléculaire entre les phages et leurs hôtes, ouvrant ainsi de nouvelles voies potentielles pour la phagothérapie ».