Virus et bactéries, tous les mêmes ?

L’union internationale pour la conservation de la nature (IUCN) reconnaissait en 2016 l’existence de 5 507 espèces de mammifères, dont la nôtre, Homo sapiens. Mais ces mammifères ne représentent qu’une part infime du règne animal, et plus infime encore du monde vivant. Une étude récente estime que le nombre d’espèces de bactéries sur terre avoisine les mille milliards (10¹²) dont l’immense majorité nous est inconnue. Mais une bactérie… C’est quoi exactement ?

Les bactéries

Quand on pense bactéries, on pense généralement à maladies. C’est vrai que certaines bactéries sont responsables d’épidémies catastrophiques qui ont eu lieu par le passé (peste, tuberculose, choléra…) mais en réalité, elles sont absolument indispensables à la vie telle que nous la connaissons aujourd’hui. Si on prend notre corps, incluant le contenu des intestins et la surface de la peau, les bactéries seraient même au moins aussi nombreuses que nos propres cellules voire 10 fois plus nombreuses selon certaines estimations.

Une bactérie est un organisme constitué d’une seule cellule (unicellulaire) qui n’a pas de noyau (procaryote, cf encart). Dans sa cellule elle dispose de tous les constituants permettant de vivre, de grandir et de se multiplier. Une bactérie comme Escherichia coli peut d’ailleurs se reproduire en 20 minutes environ, même si cela varie énormément selon l’espèce et les conditions du milieu, telle que la température, par exemple.
Elles mesurent, toujours selon l’espèce, 0,5 à 5 µm de long (1 µm est mille fois plus petit qu’un millimètre) et elles sont bien plus différentes entre elles que ne le sont les mammifères par exemple !

• Elles sont de formes de tailles variées : rondes, allongées ou encore en forme de tire-bouchon,
• Certaines sont plutôt immobiles et forment des films, d’autres ont des flagelles, des sortes de queues agissant comme des nageoires (cf photos ci dessous), et se déplacent,
• Parfois elles sont ultra « badass » et vivent dans des volcans en activité ou des bassins de centrales nucléaires,
• Un très faible pourcentage d’entre elles causent des maladies (pathogènes) chez les animaux, même s’ils sont en pleine forme ; alors que certaines vivent en entraide mutuelle (symbiose) avec les animaux et les végétaux et que la majorité s’en fiche un peu de nous.

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Les bactéries mutualistes

Le mutualisme, c’est la coopération entre deux organismes qui apporte un avantage aux deux partenaires. Il y a de nombreux exemples de mutualisme dans le monde bactérien.
Chez les végétaux par exemple, les bactéries du genre Rhizobium aident les plantes à capturer l’azote présent dans la terre, en échange de quoi la plante va les nourrir du sucre qu’elle produit par photosynthèse.
Pour ce qui est des animaux, notre système digestif est un excellent exemple de mutualisme. En effet, l’ensemble des bactéries de notre intestin, soit quand-même quelques centaines d’espèces chez chaque individu, forme ce que l’on appelle la flore intestinale ou microbiote. Ce microbiote est indispensable à une digestion efficace, pré-digéreant certains nutriments de notre alimentation afin que nous puissions les assimiler et se servant elles-mêmes au passage. Et son altération, par des traitements antibiotiques dont la posologie n’a pas été respectée par exemple, peut causer des problèmes tels que l’obésité.
Ce n’est qu’un exemple de mutualisme chez l’humain, les bactéries recouvrent aussi la surface de notre peau et nous aident à réguler les réactions chimiques qui s’y déroulent. Certaines études récentes montrent même que les bactéries que nous avons dans l’intestin sont importantes pour le bon fonctionnement de notre cerveau  !

Enfin, ces bactéries, les chercheurs cherchent à les dompter et pour certaines espèces, ils ne se débrouillent pas trop mal. Les bactéries sont utilisées aujourd’hui dans l’industrie agro-alimentaires, comme dans la production de yahourts. Elles sont aussi utilisées dans les « probiotiques » pour éduquer notre flore intestinale, même si cette technique est encore en développement.

Donc ça, c’est pour la partie bactéries « cools ».

Les bactéries pathogènes

Même au sein des bactéries pathogènes, c’est à dire de celles qui nous rendent malades, on distingue différents comportements.
Les parasitaires obligatoires, comme les bactéries responsables de la tuberculose et de la lèpre, doivent obligatoirement nous infecter pour survivre et se multiplier. Elles pénètrent même dans nos cellules pour y vivre au chaud et à l’aise. Seulement voilà, notre système immunitaire veille au grain (c’est d’ailleurs pour ça qu’elles se cachent dans nos cellules), et certaines espèces de bactéries ne sont pas capables de nous infecter en temps normal, elles sont dites opportunistes. Elles attendent alors un affaiblissement de notre organisme, une immuno-dépression, pour passer à l’attaque. C’est notamment le cas du célèbre staphylocoque doré que l’on retrouve sur la peau et dans le nez de 30% de la population mondiale sans causer aucun problème, mais qui envahit notre organisme lorsque la barrière formée par notre peau fonctionne mal ou est rompue et que notre système immunitaire a le blues.
D’autres enfin, non moins dangereuses, ne font pas « exprès » de nous rendre malades. C’est notamment le cas de la bactérie provoquant la choléra. A la base, cette bactérie n’est pas pathogène mais elle peut-être infectée par un virus pour bactéries qui va lui donner la propriété de produire des quantités astronomiques de toxine cholérique qui cause la destruction de la paroi de l’intestin avec des diarrhées assez explosives.

Euuh… Un virus qui infecte une bactérie ? Mais c’est pas la même chose ?

Les virus

Haaa, les virus, ce mot ésotérique sorti comme une explication magique dans les films de science fiction de série B où une apocalypse de zombies se produit et où le fameux « virus » explique pourquoi ces gens infectés vivent en étant morts, sans besoin alimentaire voire sans besoin d’oxygène… Autant vous le dire de suite, vous allez être déçus en lisant la suite. Quoique…

Un virus est un petit assemblage de protéines et d’ADN ou d’ARN. Petite digression pour expliquer ça : chez les êtres vivants, ce qui nous est transmis par nos parents lors de notre conception est sous forme d’une molécule appelée ADN. On dit donc que le support de l’information génétique, c’est l’ADN. Cet ADN par la suite sera utilisé pour modèle pour une sorte de copie carbone appelée ARN, beaucoup moins stable chimiquement et dans le temps, et cet ARN est une sorte de plan de construction pour les protéines qui sont dans notre organisme. Or, l’information génétique des virus (qui ne sont pas considérés comme vivants par bien des chercheurs) peut-être directement sous forme d’ARN (virus d’Ebola, de la grippe), donc moins stable, donc ils mutent très facilement pour pouvoir échapper à notre système immunitaire par exemple.

Quand je dis que les virus sont petits, c’est un euphémisme, ils sont encore 10 fois plus petits que les plus petites bactéries et mesurent une dizaine de nanomètres de long, soit 0,00001 millimètre ! Leur taille ridicule fait que les bactéries elles-mêmes peuvent se faire infecter par des virus, appelés bactériophages, qui sont toutefois très différents de ceux infectant les animaux ou les végétaux.

Cette taille exceptionnelle s’explique par le fait que… ce ne sont pas des cellules. Même s’il leur arrive de « voler » un morceau de membrane cellulaire, une sorte d’enveloppe entourant les cellules, à leur hôte pour se cacher et ressembler à une cellule, ils ne peuvent strictement rien faire par eux-même, ni utiliser des nutriments, synthétiser quoi que ce soit et encore moins se reproduire. Mais comment font-ils donc ? Ils doivent impérativement infecter une cellule pour en détourner les mécanismes de synthèse pour se reproduire. Un autre intérêt de leur taille minime c’est qu’ils ont besoin de peu de constituants. En infectant une cellule, ils se multiplient donc très vite (une cellule infectée par le VIH responsable du SIDA va produire 10 000 autres virus par jour en moyenne) ce qui leur permet de se disséminer très vite au sein de l’organisme en voyageant dans le sang. Cela leur permet aussi d’être retrouvés en grande quantité dans les « fluides corporels ».

S’ils sont à peu près tous dans le sang pour se disséminer dans l’organisme, le virus de la grippe se retrouvera ainsi préférentiellement dans la salive afin qu’on puisse vous l’éternuer joyeusement à la face, le VIH, responsable du SIDA, dans les sécrétions vaginales ou le liquide séminal et le rotavirus, dans les excréments, cela dépendant de leur mode de transmission.

Parfois, il leur arrive d’aller s’insérer dans l’ADN de la cellule qu’ils infectent et peuvent y rester inactifs pendant des années, avant de sentir une faiblesse de l’organisme et de se réveiller pour se multiplier. On retrouve des traces dans notre ADN de virus qui, finalement, ne nous ont jamais quittés et sont dans notre séquence génétique depuis des temps immémoriaux. Ils participent par ailleurs probablement à des mécanismes de l’évolution, ils représenteraient quand même environ 8% de notre ADN et certaines de ces séquences seraient même nécessaires à la formation du placenta, suggérant que ce sont là les reliquats d’une infection remontant à des centaines de milliers d’années et dont on peut avoir tiré parties par certains aspects. Toutefois, il est fort probable que ces virus puissent être responsables de certains cancers.

On a vu un peu plus haut que nous avons un besoin essentiel des bactéries pour que notre organisme fonctionne bien. Mais qu’en est-il des virus ? Ils nous recouvrent tout autant que les bactéries, et l’ensemble de ces virus et bactériophages forme une partie de ce microbiote que l’on appelle le virome.
La flore bactérienne et le virome ont des interactions très fortes, les bactéries nous protégeant en partie des infections virales et les bactériophages, qui représentent quand même 90% du virome, régulant la flore bactérienne. Assez étonnamment, nos intestins sont aussi vecteurs de virus qui infectent les plantes, mais pas les animaux. On les disséminerait donc un peu comme les moustiques ou les rats disséminent les virus qui nous infectent nous.

Et ces virus alors ? Est-ce qu’on essaie aussi de les utiliser à des fins médicales ? Hé bien oui, tout à fait.
Leur énorme capacité de reproduction fait qu’ils sont utilisés pour traiter certains cancers. Ces virus, qu’on dit oncolytiques, pour destructeurs de tumeurs, attaquent soit naturellement les cellules des tumeurs, ou ont été modifiés par les chercheurs pour le faire. Ils infectent donc ces cellules, se multiplient bien plus vite encore que les cellules du cancer et font exploser ces cellules avant d’infecter les voisines, le but du jeu étant qu’ils ne puissent pas infecter les cellules saines. Certains essais cliniques sont très prometteurs, même en phase III, mais les effets restent dépendants du type de cancer et il est difficile de ne pas avoir d’effet sur les cellules saines de l’organisme.
Une autre biotechnologie développée grâce aux virus consiste à les utiliser comme « vecteurs », c’est à dire comme moyen de transport pour ajouter ou modifier notre ADN. On appelle cela la thérapie génique et cela peut notamment servir à réparer des gènes mutés chez dans des maladies congénitales ou à extraire de force des virus cachés dans notre séquence ADN. Cette technologie qui peut faire peur de prime abord s’est montrée extrêmement puissante pour des traitements particuliers. Des chercheurs ont ainsi pu transformer des cellules immunitaire pour les aider à combattre une leucémie, voire même rendre des neurones de souris atteints de Parkinson sensibles à la lumière pour compenser la maladie.

Au même titre que les bactéries, les virus nous sont donc indispensables, que ce soit pour évoluer, mais aussi nous protéger de certaines infections.

Détruisons quelques idées reçues

– De toute façon, la bactérie responsable de la grippe elle mute trop.

Premier point, la grippe n’est pas due à une bactérie, contrairement à certains rhumes, mais bien à virus du petit nom d’influenza, de la famille des Orthomyxoviridae. Ce sont des virus à ARN et donc, comme expliqué un peu plus haut, ils mutent énormément. Et lorsque deux virus Influenza différents infectent la même cellule, ce qui en ressort est un mélange des deux, rendant sa recherche par le système immunitaire encore plus difficile, de même que l’élaboration des vaccins anti-grippe qu’il faut refaire chaque année en essayant de prévoir à l’avance à quoi ressemblera le virus l’hiver venu.

Les bactéries mutent beaucoup moins que les virus, mais elles ont la capacité de se refiler des bouts d’ADN, que ce soit directement entre elles ou parce qu’un bactériophage, en se reproduisant dans une bactérie, lui a volé un bout et va le donner à une autre bactérie un peu plus tard. Ce sont par ces deux mécanismes que les bactéries s’échangent notamment des gènes de résistance aux antibiotiques.

– Je ne comprends pas, j’ai super mal à la gorge, mais le médecin ne m’a pas donné d’antibiotiques.

Pour comprendre ce fait, il faut se souvenir que les bactéries contiennent tout le matériel qu’il faut pour vivre et se reproduire, alors que les virus volent le matériel présent dans les cellules de son hôte.
Les antibiotiques, en gros, ça bloque la machinerie de reproduction quand ça ne tue pas directement la bactérie en la faisant… exploser. Cette machinerie chez les bactérie est assez différente de la nôtre à cause des millions d’années d’évolution indépendante entre nos deux règnes. On est donc capables de faire des médicaments qui bloquent spécifiquement la reproduction des bactéries, ce sont les antibiotiques.
Du coup, pour les virus qui nous infectent, forcément ça ne fonctionne pas : si on bloque nos propres cellules, on va avoir des problèmes bien plus graves que la grippe à régler.

Voilà pourquoi les antibiotiques permettent de traiter les infections bactériennes, mais pas virales.
Les antibiotiques, c’est pas… Non, je refuse de l’écrire !

– Le virus de tétanos, il est dans les cellules, ça ne sert à rien de vacciner contre !

Petit point sur la vaccination : le but est d’apprendre au système immunitaire à reconnaitre un agent dangereux afin de le neutraliser au plus vite s’il le rencontre un jour. Lors de la première rencontre avec un nouvel ennemi, il faut une à deux semaines au système immunitaire pour mettre en place une réponse précise, efficace et spéciale contre cet adversaire. La deuxième fois, il lui faut quelques heures. La vaccination consiste majoritairement à faire produire des anticorps contre l’agent dangereux, ce sont des protéines bien connues en forme de Y qui vont se coller dessus, le neutraliser et favoriser sa destruction.
Donc vacciner contre un virus, ça fait du sens, même si tous les virus sont intracellulaires, car au moment où ils sont relargués de la première cellule vers la seconde, ils sont vulnérables, de même qu’au moment où ils pénètrent dans notre organisme.

Toutefois le tétanos, ce n’est pas un virus, c’est une bactérie appelée Clostridium tetani qui ne fait même pas exprès de nous faire du mal. Cette bactérie produit une protéine toxique pour nous qu’on appelle la toxine tétanique. Elle va aller attaquer notre système nerveux et est mortelle sans traitement. Il suffit de quelques bactéries entrées par une plaie pour que cette toxine soit en quantité dangereuse dans notre sang.
Et la vaccination est faite contre cette toxine. On injecte de l’anatoxine, une toxine inactivée mais qui permet au système immunitaire de se faire la main et saura, le jour venu, accueillir dans la bonne humeur une éventuelle toxine tétanique.

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Références