Bactériophage sont des virus qui infectent les bactéries et se multiplient au cours du processus. Il existe également un bactériophage spécifique pour chaque bactérie. Les bactériophages sont utilisés en médecine et en génie génétique.
Que sont les bactériophages?
Les bactériophages sont un groupe de virus qui infectent les bactéries et les archées (bactéries primordiales). Ce faisant, ils continuent de se multiplier, détruisant la bactérie.
Pour chaque bactérie, il existe un bactériophage spécifique basé sur le principe du verrouillage et de la clé. Selon la définition traditionnelle, les bactériophages, comme tous les virus, ne sont pas des êtres vivants. Ils dépendent d'un hôte pour leur reproduction. Aucun processus biochimique n'a lieu en dehors de l'hôte. Les phages utilisent les enzymes de leur hôte pour cela.
Les bactériophages ne sont constitués que d'ADN ou d'ARN, qui sont entourés d'une enveloppe protéique. Cependant, la grande majorité des phages ont l'ADN comme matériel génétique.
Les phages ont été décrits pour la première fois en 1917 par le biologiste canadien Félix Hubert d’Hérelle. La structure des différents phages est différente. Fondamentalement, les bactériophages sont constitués de plusieurs composants. L'accent a été mis sur la structure des phages dits T, qui infectent également la bactérie Escherichia coli.
Les phages T consistent en une tête polyédrique qui est reliée à un canal d'injection allongé (dispositif d'injection) via un col. La plaque de base avec fibre de queue et pointes est située sous le dispositif d'injection. La tête est une capside qui contient de l'acide nucléique. La capside, le canal d'injection et la plaque de base sont constitués de protéines. Les fibres de la queue et les pointes servent à ancrer le phage à la paroi cellulaire de la bactérie.
Occurrence, distribution et propriétés
Les bactériophages sont universels. Il y a environ 10 à la puissance de 30 bactériophages dans l'eau de mer. Il existe également un phage correspondant pour chaque bactérie.
La multiplication des bactériophages peut être divisée en cinq phases. Premièrement, le phage est absorbé sur un récepteur de paroi cellulaire spécifique. Les extrémités des fils de queue se fixent à la surface de la cellule. Dans l'étape suivante, le phage injecte son ADN ou ARN dans la bactérie. Les coquilles de protéines vides restent sur la surface bactérienne. La troisième phase est appelée phase de latence, dans laquelle aucun phage ne peut être détecté. Pendant la phase de latence qui dure plusieurs heures, la traduction en ARNm viral et la réplication en acide nucléique viral commencent. Dans la phase dite de production, les protéines virales sont créées. Ensuite, dans la phase de maturation ultérieure, les composants individuels du virus sont composés. Une fois la production de virus terminée, un lysozyme produit par la cellule bactérienne convertie dissout la bactérie et libère les phages produits.
Signification et fonction
Aujourd'hui, les bactériophages sont déjà largement utilisés dans de nombreux domaines. Des domaines d'application particuliers s'ouvrent en médecine, biologie ou génie agricole. En médecine, les bactériophages sont utilisés pour détecter les souches bactériennes en raison de leur spécificité pour certaines bactéries. Ce domaine d'application est appelé lysotype.
Des recherches intensives sont actuellement menées pour lutter contre les bactéries à l'aide de bactériophages dans les infections. Ce domaine de recherche gagne en importance, notamment sous l'influence du nombre toujours croissant de souches bactériennes résistantes aux antibiotiques. Cependant, la mauvaise stabilité des phages dans le corps est problématique. Ils sont immédiatement éliminés par les propres phagocytes du corps.
Félix Hubert d’Hérelle a déjà envisagé cette éventuelle application. Cependant, après la découverte et l'introduction d'antibiotiques, les résultats de la recherche sur cette éventuelle application ont été complètement oubliés. Cependant, l’Institut Eliava de recherche sur les phages fondé par D’Hérelle en 1934 existe toujours à Tbilissi, en Géorgie. En collaboration avec l'Institut Ludwik Hirszfeld pour l'immunologie et la thérapie expérimentale de Wroclaw, en Pologne, des recherches y sont actuellement menées sur des méthodes alternatives de lutte contre les bactéries résistantes aux antibiotiques à l'aide de phages.
Les phages sont également utilisés de nombreuses manières différentes dans l'industrie alimentaire. Par exemple, divers sprays phagiques sont utilisés lors de l'emballage du fromage ou des saucisses pour les protéger des bactéries.
Le génie génétique est également un vaste domaine d'application. Par exemple, les phages sont maintenant utilisés comme vecteurs pour certains gènes et introduits dans les bactéries. En utilisant cette méthode, des souches bactériennes productrices d'insuline d'Escherichia coli pourraient être générées.
Ces vecteurs deviennent également de plus en plus importants pour la production d'autres substances actives. De plus, certains d'entre eux peuvent être utilisés pour lutter contre les défauts génétiques.
Maladies et affections
Cependant, les bactériophages ne montrent pas seulement des effets positifs. Certaines maladies infectieuses graves n'éclatent qu'à l'aide de phages. La diphtérie est déclenchée par la bactérie Corynebacterium diphtheriae. Cependant, la maladie ne peut éclater que si Corynebacterium diphtheriae est simultanément infectée par des bactériophages. Après une infection par des phages, ces bactéries produisent la toxine caractéristique qui provoque les symptômes graves, parfois mortels.
La maladie commence par des signes tels que des difficultés à avaler, de la fatigue, des nausées et des douleurs abdominales. Il y a une couche blanche sur les amandes qui sent mauvais, sucré. Il y a souvent des complications telles que la pneumonie ou la myocardite, qui peuvent être mortelles.
Une autre maladie causée par des bactériophages est la scarlatine. La scarlatine est causée par des streptocoques infectés par des bactériophages. À la suite de cette infection, les bactéries produisent une toxine particulièrement insidieuse. Il existe des symptômes graves avec des frissons, de la fièvre, des vomissements et des maux de gorge. Au début, la langue est blanche, mais après quelques jours, elle devient rouge framboise. Une éruption cutanée se produit également. Si la bactérie n'était pas infectée par un bactériophage, cela ne conduirait qu'à une amygdalite inoffensive.
Le choléra est également causé par une bactérie infectée par des bactériophages appelée Vibrio cholerae.
