Israël : des bactéries détournent des machines virales pour attaquer des cellules
Jérusalem, 2 février 2026 (TPS-IL) — Des bactéries ont détourné d'anciennes machines virales pour reconnaître et attaquer une gamme étonnante de types cellulaires, une découverte qui pourrait transformer la médecine et la biotechnologie, a annoncé une équipe de scientifiques israéliens et chinois.
La recherche montre que les bactéries réorientent à plusieurs reprises le même système d'injection moléculaire en échangeant la protéine qui se lie aux cellules. En découvrant des milliers de ces protéines interchangeables liant les récepteurs, cachées dans les génomes bactériens, l'étude résout un mystère biologique de longue date et fournit une boîte à outils prête à l'emploi pour délivrer des médicaments, des enzymes ou d'autres molécules dans des cellules humaines, animales ou végétales spécifiques.
L'étude se concentre sur les systèmes d'injection contractiles extracellulaires, ou eCISs — des machines moléculaires de type viral que les bactéries utilisent pour injecter des protéines toxiques dans les cellules cibles. Ces systèmes ont évolué à partir des bactériophages, des virus qui infectent les bactéries, mais jusqu'à présent, les scientifiques ne comprenaient pas comment une seule machine bactérienne pouvait reconnaître autant de cibles différentes.
« À l'origine, il s'agissait d'un bactériophage, un virus tuant des bactéries, capable de se lier aux cellules bactériennes et d'injecter son ADN », a déclaré le chercheur principal, le professeur Asaf Levy, de la Faculté d'Agriculture, d'Alimentation et de l'Environnement de l'Université hébraïque de Jérusalem, à TPS-IL. « À un moment donné de l'évolution, il s'est transformé en un outil que diverses bactéries dans différents environnements utilisent pour injecter des protéines toxiques dans les cellules cibles. La surprise a été qu'il semble y avoir tant de cellules cibles selon notre analyse. Le virus moyen a tendance à être très spécifique. Mais ici, nous comprenons que l'eCIS a évolué chez différents microbes pour se lier à des types cellulaires extrêmement différents — pas seulement des bactéries, mais aussi des eucaryotes comme les animaux, les plantes et les champignons. »
Les chercheurs soupçonnaient depuis longtemps que les eCISs s'appuyaient sur des protéines spécialisées liant les récepteurs pour reconnaître leurs cibles. Mais les protéines changent si rapidement que les recherches standard ne pouvaient pas les détecter.
Pour résoudre ce problème, Levy, le doctorant Nimrod Nachmias — travaillant avec les collaborateurs Zhiren Wang et Xiao Feng du laboratoire du professeur Peng Jiang au NHC Key Laboratory of Systems Biology of Pathogens à Pékin — ont développé un algorithme informatique pour détecter les éléments structurels conservés au sein des protéines de fibre de queue en évolution rapide.
En se concentrant sur les domaines d'ancrage partagés qui fixent les protéines à la particule eCIS, ils ont identifié des milliers de protéines liant les récepteurs auparavant cachées. L'équipe a catalogué 3 445 protéines de fibre de queue distinctes dans 2 585 groupes de gènes eCIS chez 1 069 espèces bactériennes et archéennes — le jeu de données le plus complet de ce type.
Chaque fibre de queue a deux parties : une région conservée la reliant au système d'injection, et une région variable déterminant les cellules qu'elle peut cibler. Beaucoup de ces domaines liant les récepteurs ont été acquis par transfert horizontal de gènes, empruntant parfois de l'ADN à des virus, des plantes, des champignons et même des composants immunitaires animaux.
« C'est une évolution accélérée sous stéroïdes », a déclaré Levy à TPS-IL. « Les bactéries échantillonnent le monde biologique à la recherche d'outils de liaison utiles et les réutilisent. Le gène de la fibre de queue a rapidement évolué en acquérant de l'ADN étranger, en le recombinant pour créer une nouvelle spécificité de liaison, et si bénéfique, en se propageant par transfert horizontal et vertical. »
Pour démontrer des applications pratiques, l'équipe a conçu une particule eCIS utilisant une fibre de queue d'une bactérie Paenibacillus ressemblant à l'hémagglutinine, une protéine liant les récepteurs des virus de la grippe et de la rougeole. Le système conçu s'est lié avec succès et a injecté des protéines dans des cellules monocytaires humaines THP-1 tout en laissant d'autres types cellulaires intacts. Des expériences ont suggéré que le D-mannose, un sucre présent à la surface des cellules humaines, pourrait agir comme récepteur. La microscopie électronique a capturé des particules se fixant aux cellules humaines juste avant de délivrer leur cargaison.
Levy a souligné les applications potentielles. « Nous avons montré qu'un eCIS conçu pouvait injecter dans un type de cellule humaine mais pas dans d'autres, ce qui est excellent pour réduire les effets indésirables potentiels », a-t-il dit à TPS-IL.
Les découvertes ouvrent de nouvelles possibilités en fournissant un système de délivrance naturel et programmable. Les particules eCIS conçues peuvent injecter des protéines ou des cargaisons moléculaires dans des types cellulaires spécifiques tout en laissant les autres intacts. Le catalogue de milliers de protéines liant les récepteurs naturellement évoluées donne aux scientifiques une boîte à outils polyvalente pour créer des systèmes de délivrance personnalisés pour la recherche, les enzymes industrielles ou les molécules thérapeutiques.
L'étude a également des applications en agriculture et dans le développement antimicrobien. Les systèmes eCIS pourraient délivrer des protéines dans les cultures sans modification génétique, améliorant la résistance aux ravageurs ou au stress. Les toxines et enzymes bactériennes transportées par les eCIS pourraient être réutilisées comme agents antimicrobiens ou biocatalyseurs industriels.
« Les bactéries ne se limitent pas à adapter lentement leurs armes ; elles peuvent les réinventer rapidement en empruntant des outils de liaison à travers le monde biologique », a déclaré Levy à TPS-IL.
L'étude a été publiée dans la revue à comité de lecture Nature Communications.
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