Les surprenantes propriétés antivirales des bactéries alpines

Depuis des milliers d’années, une compétition se joue en silence dans les lacs alpins suisses. Chaque jour, elle entraine la mort de billions d’organismes sans que personne ne s’en aperçoive. Cette compétition oppose bactéries et virus et pousse ces deux types de micro-organismes à s’engager dans une bataille évolutive sans relâche.

Dans une étude publiée dans Environmental Science and Technology, Anna Carratalà, chercheuse au Laboratoire de virologie environnementale de l’EPFL, et son équipe ont observé en laboratoire que les bactéries alpines sont capables de résister aux attaques de divers virus appartenant à la famille des bactériophages (ou phages). Ces virus, qui infectent les bactéries, les utilisent comme hôtes pour se reproduire avant de les détruire. Plus surprenant, certaines de ces bactéries alpines se sont révélées capables de réduire la capacité infectieuse de virus très différents, qui ne sont pas naturellement présents dans les lacs alpins, suggérant que ces bactéries sont dotées de propriétés antivirales plus larges.

Des bactéries adaptées à des conditions extrêmes

Les lacs alpins sont soumis à des conditions extrêmes : faibles concentrations en nutriments, basses températures, couverture de glace en hiver et fort rayonnement UV en été. Dans ces milieux hostiles, où peu d’organismes végétaux et animaux peuvent subsister, bactéries et virus constituent l’essentiel de la vie microbienne. Ils forment d’importantes communautés et jouent un rôle clé dans le fonctionnement de ces écosystèmes.

L’objectif de l’étude était de déterminer si les communautés bactériennes les moins sensibles aux infections phagiques dans les lacs alpins pouvaient aussi lutter contre des virus qui ne sont pas naturellement présents dans ces environnements. Pour ce faire, les scientifiques ont prélevé des échantillons d’eau dans 24 lacs alpins dans le canton du Valais. Ils ont ensuite rapporté ces échantillons au laboratoire, où ils ont isolé 200 souches bactériennes différentes. Ces souches leur ont permis de reconstituer des communautés microbiennes expérimentales afin d’étudier les interactions entre bactéries et virus. Ils les ont ensuite exposés à trois virus modèles: l’échovirus 11, le virus Influenza A (responsable de la grippe) et le virus X de la pomme de terre. Très différents de ceux présents dans les lacs alpins, ces virus servent de modèles pour tester les propriétés antivirales des bactéries.

«Des études précédentes ont démontré que les bactéries peuvent «se souvenir» d’infections virales passées grâce à des informations stockées dans leur ADN, ce qui les aide à se défendre contre de futures attaques», atteste la chercheuse. Lorsqu’elles ont été exposées à un mélange de bactériophages alpins, les bactéries alpines présentaient des degrés de sensibilité variés face aux infections virales. La production d’enzymes pouvait également contribuer à neutraliser la virulence des bactériophages. Les mécanismes moléculaires exacts à l’origine des propriétés antivirales des bactéries isolées dans les Alpes suisses restent toutefois encore inconnus.

Applications dans des cultures agricoles

Si une application dans le domaine de la santé humaine semble encore lointaine, Anna Carratalà et son équipe ont déjà observé des résultats prometteurs dans la lutte contre les virus végétaux infectant certaines cultures agricoles. Les bactéries alpines pourraient, par exemple, être utilisées pour lutter contre les virus dans les cultures hydroponiques. Ces cultures poussent sans terre, à l’aide d’une solution nutritive minérale dans l’eau, comme les tomates cultivées de manière industrielle sous serre. Dans cet environnement, les virus peuvent facilement se propager d’une plante à l’autre, favorisant ainsi la propagation de l’infection.

En collaboration avec Olivier Schumpp, chercheur à l’Agroscope, l’équipe a démontré que les plantes infectées par un virus nuisible devenaient moins sensibles à l’infection après avoir été exposées à des bactéries résistantes aux bactériophages. Cependant, Anna Carratalà reste prudente : «Il s’agit d’une application prometteuse qui sort des murs du laboratoire, mais ce n’est encore qu’une étape intermédiaire avant une véritable mise en œuvre dans une culture hydroponique.»

Protéger la biodiversité des micro-organismes

En collaboration et avec le soutien de la Summit Foundation, les scientifiques poursuivront leurs recherches afin de mieux comprendre le rôle de la biodiversité des micro-organismes dans les environnements alpins. «Cette compréhension est particulièrement importante à une époque où les activités humaines entrainent des changements environnementaux rapides», explique Anna Carratalà.

L’équipe travaille aussi à identifier les mécanismes moléculaires précis qui permettent aux bactéries des lacs alpins de réduire la capacité des virus à provoquer des infections. «À plus long terme, ces travaux pourraient ouvrir la voie à de nouvelles approches de traitement de l’eau inspirées des mécanismes biologiques, tout en contribuant à renforcer la sécurité de l’eau», souligne Tamar Kohn, professeure et responsable du Laboratoire de virologie environnementale.