Cours 7

Question 1

Nomme les 3 alternatives thérapeutiques remplaçant les antibiotiques

Answer 1

1. Les bactériophages thérapeutiques (phagothérapie)
2. La vaccination
3. Les probiotiques et la bactériothérapie

Question 2

Comment on nomme une bactérie infecté par un virus

Answer 2

bactériophages

Question 3

Nomme la plus grande similitude entre un phage et un virus

Answer 3

La structure des phages partage de nombreuses similitudes avec les virus infectant les eucaryotes.
Le matériel génétique peut être de l’ADN simple ou double brin, de l’ARN simple ou double brin, et
est enfermé dans une capside protéique de forme icosaédrique, allongée, tubulaire, ou sphérique
selon le phage.

Question 4

De quoi est composé 95% des phages

Answer 4

Plus de 95% des phages connus et caractérisés à ce jour font partie des phages à ADN double brin,
possédant une queue. Certains phages possèdent une membrane lipidique entourant la capside
protéine

Question 5

C’est quoi le rôle du fait que les phages soient décorés

Answer 5

Les capsides et queues des phages peuvent aussi être « décorées » de spicules et fibres dont la
fonction n’est pas toujours établie, mais qui joueraient un rôle dans la reconnaissance de la cellule
cible et qui pourraient influencer la reconnaissance par le système immunitaire lorsque présents
dans un organisme supérieur

Question 6

C’est quoi la nouvelle catégorie de phage étudiée

Answer 6

les « jumbo phages » qui ont un
génome plus gros (autour de 200 kb) et une capside plus large (100-160 nm de diamètre) et une
queue plus longue (près de 500 nm).

Question 7

Où se trouvent les «megaphages»

Answer 7

Or, il semble que l’intestin regorge de phages plus gros encore, les « megaphages », dont le génome
peut dépasser >540 kb. Or ces phages ont été identifiés par des méthodes génomiques et aucune
particule virale n’a été observée au microscope, mais on peut supposer que la taille de leur capside
est plus grande encore que celle des phages jumbo.

Question 8

Décrit c’est quoi la spécificité de l’hôte

Answer 8

La spécificité d’hôte (host range) d’un phage désigne les cellules susceptibles d’être infectées par
ce phage. La plupart des phages n’infectent qu’une seule espèce de bactéries, et souvent que
certaines souches spécifiques au sein d’une même espèce, mais quelques phages peuvent infecter
plus d’une espèce bactérienne et même plus d’un genre (ex : phages infectant Escherichia, Shigella
et Salmonella).

Question 9

Ce sont quoi les 3 facteurs qui permettent La capacité d’un phage à infecter une bactérie hôte

Answer 9

des récepteurs à la
surface de la cellule pour l’adsorption (ou l’attachement) du virus,

des facteurs intracellulaires
nécessaires pour la multiplication virale,

et la capacité d’éviter les défenses de l’hôte, comme les
enzymes de restriction et les systèmes CRISPR.

Question 10

Nommes les étapes de multiplication d’un phage

Answer 10

1.adsorption (sur les récepteurs à la surface de la bactérie),
2.injection de l’ADN,
3.transcription,
4.réplication de
l’ADN,
5. synthèse des protéines structurales,
6.assemblage de la capside et de la queue (le cas
échéant),
7.maturation,
8.et libération des virions.

Question 11

Décrire l’assemblage de la capside

Answer 11

commence par la liaison des protéines de la capside entres elles pour
former des capsomères,

puis les capsomères s’associent ensuite en capside vide, sans acide
nucléique. Cette capside vide a une structure plus grande que celle du virus mature, ce qui permet
à l’acide nucléique d’entrer grâce à certaines enzymes virales comme les terminases.

Quand l’acide
nucléique est inséré, la maturation s’accomplit par le clivage de certaines protéines de la capside,
ce qui ferme la capside de façon étanche et protège l’acide nucléique viral des nucléases présentes
dans l’espace extracellulaire.

Question 12

Explique ce que sont des phages de type lytiques

Answer 12

qu’ils s’échappent de leur bactérie hôte
en faisant éclater la cellule (par lyse), suite à l’action d’enzyme qui dégradent la paroi de
peptidoglycane (les endolysines, on y reviendra). Les phages dit virulents ne se propagent que par
ce mécanisme et c’est la raison pour laquelle ils sont utilisés en phagothérapie depuis 100 ans dans
certains pays de l’Europe de l’Est pour traiter toutes sortes d’infections bactériennes.

Question 13

Explique ce qu’est une infection chronique

Answer 13

Certains phages filamenteux peuvent s’échapper en bourgeonnant de la cellule sans la faire lyser ;
on parle alors d’infection chronique.

Question 14

Explique la technique du «phage display»

Answer 14

consiste à exprimer à l’extrémité du phage des protéines recombinantes. L’interaction entre ces protéines recombinantes et d’autres protéines ou molécules peut ensuite être étudiée plus facilement.

Question 15

Qu’est ce qu’un phage tempéré (phase lysogénique)

Answer 15

Ceux-ci ont la capacité de se propager via le cycle lytique
la majorité du temps, mais peuvent aussi s’intégrer dans l’ADN de leur bactérie hôte et demeurer
ainsi sous forme de prophage pendant de longues périodes. Cette phase correspond à la phase
lysogénique.

Question 16

Qu’est ce que la conversion lysogénique

Answer 16

On parle
de conversion lysogénique lorsqu’un phage convertit une souche avirulente/non-toxinogène en
une souche virulente/toxinogène après lui avoir transmis un gène encodant une toxine ou un
facteur de virulence. Lorsque ces phages se cachent sous forme de prophage dans l’ADN de leur
cellule hôte, ces gènes de virulence sont exprimés (mais pas les gènes du cycle lytique des phages),
rendant ainsi la cellule hôte plus virulente et pathogène.

Question 17

Quel type de phage doit être absolument utilisé en phagothérapie et pk?

Answer 17

Il est important de se rappeler qu’étant donné le risque de conversion lysogénique avec les phages
tempérés, des phages strictement lytiques (virulents) doivent absolument être utilisés en
phagothérapie.

Question 18

Qu’est ce que le virobiote?

Answer 18

l’intestin regorge de virus (infectant les
cellules de mammifères ou végétales), mais surtout des phages (environ 90%). On nomme
l’ensemble de ces virus le virobiote

(PAS JUSTE DANS L’INTESTIN)

Question 19

Quel phénomène peut on voir dans la réactivation d’un phage du à un stress

Answer 19

Suite à divers stress affectant la bactérie lysogène, les prophages peuvent s’induire,
s’exciser, initier un nouveau cycle lytique afin de se répliquer et ultimement quitter la bactérie par
lyse cellulaire. Pendant cette phase de réactivation, certains phages peuvent emporter de l’ADN
provenant de l’hôte, menant ainsi au phénomène de transduction (spécialisée ou généralisée) que
l’on a étudié précédemment.

Question 20

Que mesure la courbe unicycle de réplication virale

Answer 20

Il est à noter que l’entité infectieuse du virus disparaît dans les premiers moments suivant
l’infection, lors de la pénétration (phase d’éclipse). Elle réapparaît lorsque le virus est assemblé ou
libéré. Puisqu’une seule cellule infectée peut libérer des dizaines, centaines, voire des milliers de
nouveaux virions, le nombre de particules augmente de façon marquée à chaque fin de chaque
cycle. En anglais, ce phénomène s’appelle “ one-step growth curve ” ou courbe unicycle de
réplication virale (figure ci-dessous). Le temps d’un cycle viral varie d’un virus à l’autre mais est
similaire aux temps de doublement des bactéries, i.e. aussi peu que 20 minutes, jusqu’à quelques
heures selon le cas.

Question 21

Qu’est ce que la phagothérapie

Answer 21

La phagothérapie utilise les phages lytiques pour traiter ou prévenir des infections bactériennes.

Question 22

Vrai ou faux: la phagothérapie est autorisé dans les pays occidentaux

Answer 22

Faux

Question 23

L’utilisation de phage est accepté chez:

Answer 23

chez les animaux
d’élevage, en agriculture, et même sur des carcasses de viande dans les usines de transformation des produits de la viande et des produits prêts à la consommation.

Question 24

Comment peut on administrer des phages?

Answer 24

soit par voie orale, intraveineuse,
intrapéritonéale, par nébulisation (aérosolisation), ou de façon topique (traitement des plaies).

Question 25

Nomme les avantages des phages

Answer 25

1. Ils sont très spécifiques à la bactérie ciblée (peu/pas d’effets secondaires sur le microbiote);
2. Ils s’auto-amplifient au site d’infection;
3. Ils sont efficaces contre des bactéries multirésistantes aux antibiotiques;
4. Leur innocuité a été démontrée par plusieurs décennies d’utilisation;
5. Les phages peuvent être rapidement isolés dans la nature et des mutants peuvent être isolés
   si une résistance aux phages se développe chez la bactérie (ce qui est une possibilité comme
   pour les antibiotiques);
6. On peut maintenant plus facilement modifier génétiquement des phages afin de les
   améliorer (utilisation du système CRISPR-Cas).

Question 26

Nomme les inconvénient des phages

Answer 26

1. Ils sont parfois trop spécifiques, alors il faut connaître exactement la souche ciblée pour
   utiliser le bon phage, ou utiliser un cocktail de plusieurs phages pour couvrir le spectre des
   souches possibles;
2. Une résistance à l’infection peut se développer, parfois même assez rapidement (ex :
   mutation du récepteur);
3. Une quantité minimale de bactéries métaboliquement actives sont nécessaires pour que les
   phages puissent se répliquer in vivo et avoir leur effet thérapeutique et le « timing » de
   l’administration semble crucial dans certains cas, en d’autres mots, si l’infection est à un
   stade trop avancé, il se peut que les phages soient incapables de venir à bout de l’infection;
4. Une lyse trop rapide et massive de bactéries à Gram négatif peut risquer de libérer une
   grande quantité d’endotoxines et causer un choc toxique;
5. Les phages sont des virus, ils évoluent de façon naturelle même lors de leur préparation en
   vue d’en faire des cocktails à administrer. Une préparation de phages contient donc
   nécessairement des mutants dont on ne connaît pas les impacts;
6. Les phages tempérés posent un risque de conversion lysogénique

Question 27

On peut utiliser les phages pour quelle maladies/situation

Answer 27

1. Infections des voies respiratoires supérieures: Pseudomonas, Klebsiella, Staphylococcus,
   Burkholderia
2. Septicémies: Pseudomonas, Staphylococcus
3. Infections intestinales (diarrhées): Escherichia coli, Shigella, Salmonella, Campylobacter
4. Infections de plaies (ulcères diabétiques, grands brûlés): Escherichia coli, Pseudomonas,
   Staphylococcus

Question 28

Nomme 2 alternative aux phages

Answer 28

1. Utilisation d’endolysines
2. Utilisation de bactériocines s’apparentant à des queues de phages

Question 29

Explique ce qu’est un endolysine

Answer 29

Les endolysines sont des enzymes produites par les phages lors du cycle lytique. Leur rôle est de
dégrader la paroi de peptidoglycane à la fin du cycle afin de permettre aux phages de lyser la cellule
pour s’en échapper (voir la figure de la p.118). Une petite protéine membranaire, la holine,
s’accumule au fil du cycle de réplication et à un certain point, il y en a suffisamment dans la
membrane pour qu’elles s’associent pour former des pores (ouvertures). Les endolysines sont alors
capables de traverser la membrane plasmique pour atteindre le peptidoglycane qu’elles
hydrolysent, fragilisant ainsi la cellule qui fini par éclater sous la pression osmotique.

Question 30

C’est quoi l’avantage d’utiliser des endolysines

Answer 30

L’avantage des endolysines est qu’on peut produire ces protéines à grande échelle, et lorsqu’on les
met en présence de bactéries à Gram positif, elles ont accès directement à la paroi de
peptidoglycane et peuvent donc lyser les cellules de l’extérieur. Les endolysines peuvent parfois
être utilisées contre les bactéries à Gram négatif, mais il faut d’abord perméabiliser la membrane
externe.

Question 31

Donne l’inconvénient principal des endolysines

Answer 31

L’inconvénient par contre est que ce sont des protéines qui ont un pouvoir immunogène
(comme les phages d’ailleurs) et peuvent donc induire une réponse immunitaire. Il faut aussi en
administrer de grandes quantités et la production à l’échelle industrielle peut être difficile. Pour des
applications intestinales, il faut prévoir une encapsulation afin de libérer les enzymes au site voulu
(ex : petit intestin ou colon).

Question 32

Qu’est ce que un bactériocines

Answer 32

Certaines bactéries produisent de façon naturelle des bactériocines qui s’apparentent à des queues
de phages (en anglais : « phage tail-like particles »), plus particulièrement des queues contractiles.
Ces particules ne transportent aucun matériel génétique, mais reconnaissent des cellules cibles de
la même façon que les phages, i.e. via des protéines (fibres) à l’extrémité de leur queue. La gaine
entourant le tube de la queue se contracte, forçant le tube à perforer la membrane plasmique à la
manière d’une seringue, brisant ainsi l’équilibre de la cellule et menant à la mort.

Question 33

Qu’est ce que la phagothérapie 2.0

Answer 33

Certains phages ont été modifiés de façon à introduire dans leur génome de l’ADN « cargo » qui,
une fois livré dans la bactérie, permet de la tuer autrement que par le cycle lytique conventionnel.
Par exemple, en insérant dans le génome du phage un système CRISPR (Clustered Regularly
InterSpaced Palindromic Repeats) permettant de cliver des gènes de résistance aux antibiotiques
ou des gènes codant pour des toxines.

Question 34

Explique ce qu’est la vaccination (alternative aux antibiotiques)

Answer 34

La vaccination demeure une approche très efficace pour immuniser les gens contre certaines
infections bactériennes.

Question 35

Explique la transplantation fécal (ALTERNATIVE AUX ANTIBIOTIQUES)

Answer 35

La transplantation fécale (TF ou FMT en anglais pour Fecal Microbiota Transplant) est une autre
approche qui a connu un succès phénoménal pour le traitement des infections causées par
C. difficile.

On observe alors
une récurrence de l’infection, qui peut se prolonger sur plusieurs cycles et plusieurs mois. La
solution la plus efficace en ce moment pour traiter les infections récurrentes à C. difficile est la
transplantation fécale (plus de 90% d’efficacité).

Question 36

Explique la bactériothérapie

Answer 36

isolant certaines bactéries bénéfiques des fèces, en les cultivant en
laboratoire, puis en les donnant sous forme de préparation purifiée (capsules). Cette forme de
bactériothérapie s’est avérée prometteuse.

Question 37

Qu’est ce que des probiotiques

Answer 37

La bactériothérapie est utilisée depuis des années déjà, sous forme de probiotiques. Il s’agit de
consommer des bactéries vivantes, généralement issues de processus de fermentation.

Question 38

C’est quoi un pré biotique

Answer 38

Les prébiotiques quant à eux représentent certains substrats qui peuvent stimuler la croissance de
certaines bactéries intestinales dont la présence et l’activité métabolique sont désirables pour la
santé. Par exemple, certains sucres complexes et les fibres alimentaires favorisent la croissance de certaines bactéries qui produisent des acides gras à courtes chaines, généralement associés à un
état de santé.