Pendant la pandémie de COVID-19, les gens ont pris conscience que les virus peuvent être extrêmement nocifs. Mais les virus peuvent-ils aussi être utiles ?
Bryan Hsu vise à le découvrir en étudiant les virus qui infectent les bactéries présentes dans le ventre des mammifères.
Professeur adjoint de sciences biologiques, Hsu a reçu une bourse de recherche de maximisation de 1,9 million de dollars sur cinq ans de l’Institut national des sciences médicales générales pour développer un modèle permettant de tester le rôle de ces bactériophages lytiques, ou phages, tels qu’ils sont. communément appelé, dans l’intestin des mammifères.
« Nous pensons qu’il y a une sorte de rôle des phages dans l’intestin, et c’est vraiment difficile à étudier parce que tout est lié », a déclaré Hsu, également professeur affilié au Centre pour les agents pathogènes émergents zoonotiques et transmis par les arthropodes. « Normalement, les phages et les bactéries sont intrinsèquement liés car il existe un processus d’infection constant et il est très difficile de séparer les particules de phages et les cellules bactériennes. »
De nombreux organismes vivant à l’intérieur du corps humain contribuent à un microbiome intestinal sain, dont un virome, une communauté de phages. Ces phages sont des virus qui envahissent les cellules bactériennes. Il en existe deux types : les phages lytiques qui se répliquent et tuent la cellule bactérienne et les phages tempérés qui s’y cachent. Ces phages n’infectent que les cellules bactériennes, mais les scientifiques n’en savent pas beaucoup plus sur leur rôle réel dans l’intestin humain.
Hsu et son équipe de chercheurs du College of Science prévoient d’éliminer les phages lytiques sans affecter les bactéries présentes dans l’intestin d’un mammifère. Cela a été réalisé dans une boîte de culture, mais cela n’a pas été fait chez un mammifère.
Bryan Hsu (à l’extrême droite) et son équipe innovent dans leurs recherches sur le rôle des virus dans le microbiome intestinal des mammifères.
« Nous allons non seulement épuiser la communauté virale, mais aussi la reconstituer pour voir si elle revient, pour voir si nous pouvons reconstituer la communauté des phages », a déclaré Hsu. « Il y a eu de nombreuses corrélations entre le biome intestinal et la maladie. Vous voyez différentes compositions de virus, donc il y a des indices qu’il existe une relation, ou qu’il y a une sorte d’impact sur la santé. Mais comment cela se produit est une question ouverte. »
Les microbiomes intestinaux sont généralement spécifiques aux mammifères individuels, mais lorsque les souris sont hébergées ensemble, le partage d’une cage et d’une litière contribue à des microbiomes similaires. L’équipe de Hsu travaillera avec deux groupes de ces souris. Un groupe passera par un protocole d’épuisement des phages, puis recevra des phages extraits d’un autre groupe via des greffes fécales.
« L’application dans le monde réel concernerait les greffes de virome fécal, tout comme les greffes de microbiote fécal, sauf avec uniquement la partie phage », a déclaré Hsu.
Les transplantations de microbiote fécal consistent à administrer des selles d’un donneur humain sain à une autre personne par lavement, coloscopie ou capsule. Ils sont généralement administrés pour les infections gastro-intestinales débilitantes, telles que les infections récurrentes à Clostridioides difficile, mais la procédure n’est pas parfaite. Des bactéries résistantes aux antibiotiques ou des bactéries pathogènes peuvent être accidentellement transplantées.
« Habituellement, les écrans sont censés détecter cela, mais parfois ils ne le font pas », a déclaré Hsu.
Hsu a souligné une petite étude dans laquelle les bactéries provenant de la greffe de selles ont été filtrées, mais les greffes de microbiote fécal ont quand même réussi à traiter l’infection récurrente à Clostridioides difficile. Bien que les résultats ne soient que suggestifs, ils suggèrent que les bactéries ne sont pas le seul élément important d’un microbiome intestinal sain.
Hsu pense que les phages auraient pu jouer un rôle dans ces résultats positifs, ainsi que dans d’autres résultats, en ayant un impact positif sur la communauté bactérienne globale.
Les phages peuvent également contribuer à lutter contre le nombre croissant de bactéries résistantes aux médicaments. Dans le cadre d’un traitement expérimental mené en 2016 à l’Université de Californie à San Diego, des médecins ont utilisé avec succès des phages pour traiter un patient présentant une défaillance organique due à une bactérie résistante aux antibiotiques.
La recherche utilisant ces phages pour combattre les bactéries résistantes aux médicaments se développe, mais le rôle réel des phages dans l’intestin des mammifères n’est pas encore bien connu.
« Il n’existe pas de bon modèle pour l’étudier, et c’est ce que je propose de faire », a déclaré Hsu.
