Récemment, une conférence a été organisée pour explorer les virus zombies, une nouvelle découverte étonnante. Certaines bactéries intestinales possèdent un superpouvoir effrayant : elles pourraient réanimer des infections dormantes se cachant dans d’autres microbes. Ce réveil populaire déclenche des infections bactériennes complètes qui détruisent les cellules porteuses de virus informatiques. C’est ce que le laboratoire d’Emily Balskus, chercheuse au Howard Hughes Medical Institute, a d’abord publié en étant un preprint sur bioRxiv puis dans le journal Nature le 23 février 2022. Ils ont découvert qu’une molécule cryptique appelée colibactine peut invoquer les virus tueurs dans leur sommeil. Les microbes produisent fréquemment des composés nocifs pour s’attaquer les uns aux autres dans les espaces restreints de l’intestin. Mais parmi ces armes chimiques, la colibactine semble peu commune, déclare Balskus, biologiste spécialiste des substances chimiques à l’université de Harvard. « Elle ne tue pas directement le foyer des micro-organismes, ce qui est ce que nous devrions généralement penser des toxines nocives microbiennes effectuant dans les voisinages microbiens. » Au lieu de cela, la colibactine modifie les cellules microbiennes de manière juste, en activant les virus latents — et mortels — cachés dans les génomes de certaines bactéries. Les gens recherchent depuis longtemps les composés puissants que les microbes produisent. « Nous en savons beaucoup sur leurs propriétés chimiques, nous les nettoyons en laboratoire et nous les utilisons comme médicaments, notamment comme antibiotiques », explique Breck Duerkop, qui mène des recherches sur les infections bactériennes au College of Colorado College of Medicine. Mais la raison pour laquelle les micro-organismes fabriquent ces substances et les effets qu’elles peuvent avoir sur les micro-organismes voisins sont des questions qui restent ouvertes, déclare Duerkop, qui n’a pas participé à cette recherche. Il qualifie la nouvelle fonction de l’équipe de Balskus de « pas dans la bonne direction ». Substance chimique matière noire Les chercheurs savent depuis de nombreuses années que la colibactine peut faire des ravages sur le matériel cellulaire humain. Des études menées par Balskus et bien d’autres ont montré que cette substance pose des problèmes à l’ADN, ce qui peut conduire au cancer colorectal. Mais l’établissement d’un lien entre ce composé et la maladie s’est avéré particulièrement difficile. En 2006, une équipe française a signalé que les cellules de mammifères qui rencontraient le micro-organisme intestinal E. coli subissaient des dommages mortels à leur ADN. Les chercheurs ont établi un lien entre ces dommages et un groupe de gènes d’E. coli codant pour des machines permettant de créer une molécule complexe. Baptisée colibactine, cette molécule était extraordinairement difficile à étudier. Après de nombreux essais, les experts n’ont tout simplement pas réussi à l’isoler de l’E. coli qui la fabrique. La colibactine n’est qu’une des nombreuses substances éphémères que les scientifiques soupçonnent les microbes de fabriquer. Comme les contaminants invisibles de la matière sombre dans l’espace, cette « substance chimique plus sombre » nécessite des moyens créatifs pour être étudiée. Dans le cadre de son exploration de la biochimie microbienne de l’intestin, Mme Balskus utilise des méthodes indirectes pour analyser ces molécules insaisissables. Au cours des dix dernières années, son équipe a sondé la colibactine en étudiant les machines microbiennes qui la fabriquent. Elle et ses collègues ont reconstitué la structure de la colibactine et déterminé qu’elle pose des problèmes à l’ADN en développant des contacts errants au sein de la double hélice. En s’appuyant sur ces travaux, les scientifiques ont découvert un lien définitif avec les cancers : les empreintes uniques de la molécule apparaissent dans des gènes connus pour favoriser le développement des tumeurs colorectales. Un rôle dans les infections Les recherches les plus récentes de Balskus sur la colibactine ont débuté avec une autre maladie : COVID-19. Comme beaucoup d’autres laboratoires, le sien a dû réorganiser les choses pour réduire les contacts physiques entre les experts. 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 toute première fois. Leurs discussions les ont amenés, ainsi que Balskus, à se demander comment la colibactine influençait les autres microbes à l’intérieur d’un intestin emballé. Au début, ils ont découvert que le fait de révéler des micro-organismes producteurs de colibactine à des non-producteurs 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 instable, puisse même pénétrer dans le matériel cellulaire des bactéries pour endommager leur ADN. Ils se sont alors demandé si une tierce partie – les infections bactériennes – pouvait être impliquée. À peine plus que des morceaux d’information génétique, ces infections peuvent se glisser dans l’ADN des bactéries et rester silencieusement à l’affût. Puis, dès qu’elles se manifestent, elles provoquent une contamination qui explose dans la cellule comme une mine terrestre. Lorsque les experts ont augmenté les fournisseurs de colibactine avec des micro-organismes transportant de telles infections latentes, ils ont vu la quantité de particules populaires monter en flèche et la croissance de nombreuses bactéries contenant des virus chuter. Cela suggère que la molécule a déclenché une augmentation des infections bactériennes énergiques, éliminant les cellules. La colibactine pénètre effectivement dans les bactéries et endommage l’ADN, ont-ils démontré. Ces dommages sonnent une cloche d’alarme cellulaire qui réveille les virus. De nombreux microbes semblent équipés pour se protéger contre la colibactine. Le laboratoire de Balskus a reconnu un gène de résistance codant pour une protéine qui neutralise le composé dans une grande variété de bactéries. Bien que la colibactine présente manifestement un caractère dangereux, elle pourrait être plus qu’une simple arme mortelle, affirme Balskus. Par exemple, chaque dommage à l’ADN et les virus réveillés peuvent également provoquer des modifications génétiques, plutôt que la mort, dans les bactéries voisines, ce qui pourrait profiter aux producteurs de colibactine. Selon les découvertes de l’équipe de Balskus, le cancer pourrait être un dommage collatéral provoqué par toute autre activité des micro-organismes producteurs de colibactine. « Nous avons constamment soupçonné que les micro-organismes créaient cette toxine pour cibler d’autres bactéries d’une manière ou d’une autre », dit-elle. « D’un point de vue évolutif, il n’était pas logique qu’ils l’aient acquise pour se concentrer sur les cellules humaines. » Par la suite, Balskus a l’intention d’examiner la manière dont le composé modifie le voisinage des microbes dans l’intestin – lesquels disparaissent et lesquels se développent juste après l’exposition à la substance. « Le véritable secret de la prévention du cancer pourrait consister à comprendre les effets de la colibactine sur la communauté microbienne et la manière dont sa création est gérée », déclare-t-elle.