Lak Phages : Les géants du microbiome intestinal

Des études récentes en microbiologie ont conduit à des découvertes surprenantes sur un groupe de grands virus appelés phages. Ces phages, surtout ceux qu'on appelle les phages Lak, possèdent des génomes très larges, certains dépassant même les 200 000 paires de bases, et représentent un nouveau type de virus qui semble prospérer dans les microbiomes intestinaux de diverses créatures vivantes, y compris les humains.

#C'est quoi les phages Lak ?

Les phages Lak sont un type de virus qui infecte les bactéries. Ils ont été découverts pour la première fois dans le microbiome intestinal des gens d'une région appelée Laksam au Bangladesh. Ces phages appartiennent à une catégorie de virus appelés phages à ADN double brin (dsDNA), ce qui signifie que leur matériel génétique est constitué de deux brins d'ADN.

À ce jour, 23 génomes de phages Lak différents ont été complètement séquencés. Fait intéressant, ces phages n'ont pas encore été cultivés avec succès en laboratoire, ce qui est un défi courant dans l'étude de ce type de virus. Les scientifiques soupçonnent que ces phages ciblent spécifiquement un groupe de bactéries appelées Prevotella, qui sont nombreuses dans les intestins des personnes et des animaux qui ont des régimes riches en fibres.

#La taille de ces phages

Ce qui distingue les phages Lak, c'est leur taille. On les considère comme des "jumbo phages" et des "megaphages", car ils possèdent certains des plus grands génomes connus parmi les virus. Alors que la plupart des phages ont des génomes significativement plus petits, les phages Lak peuvent varier entre environ 476 000 et 660 000 paires de bases, certains approchant même les 735 000 paires de bases. Cela les rend particulièrement intéressants pour les chercheurs, car des génomes viraux plus grands peuvent fournir des indices sur l'évolution et les capacités des virus.

#Génomes de diverses sources

Fait intéressant, bien que les phages Lak soient associés aux microbiomes intestinaux humains, des génomes de phages similaires et de grande taille ont également été identifiés dans des échantillons d'environnements aquatiques et d'animaux différents. Par exemple, certains phages marins partagent des liens familiaux avec les phages Lak, suggérant qu'il pourrait y avoir plus de connexions dans les écosystèmes du monde que ce qu'on pensait auparavant.

#Code génétique alternatif

Les chercheurs ont noté que les phages Lak pourraient utiliser un code génétique différent de la plupart des autres bactéries et phages connus. Dans le codage génétique standard, une séquence spécifique d'ADN signale la fin de la production de protéines ; cependant, chez les phages Lak, ce signal pourrait plutôt être réutilisé pour créer un acide aminé différent, la glutamine. Cela pourrait avoir des implications sur la façon dont ces phages fonctionnent au sein de leurs hôtes bactériens.

#Similarités avec d'autres virus

Les phages Lak ne sont pas seuls dans leurs caractéristiques inhabituelles. D'autres virus, comme ceux d'un groupe appelé Crassvirales, montrent des caractéristiques similaires. Ces virus ont été notés pour la première fois en 2014 et se retrouvent aussi dans les microbiomes intestinaux humains. Contrairement aux phages Lak, certains Crassvirales ont été cultivés avec succès en laboratoire, aidant les chercheurs à en apprendre davantage à leur sujet.

Malgré les différences dans leur capacité à être cultivés en laboratoire, les deux groupes de phages ont été liés aux régimes alimentaires de leurs hôtes. Les phages Lak sont associés à des régimes riches en fibres, tandis que certains phages de type crAss-like sont plus présents chez les individus qui consomment des régimes riches en graisses. Cela indique que le type de nourriture consommée peut avoir un impact sur les types de phages présents dans l'intestin.

#Classification taxonomique

Traditionnellement, les virus ont été classés en fonction de leur apparence. Cependant, la science moderne s'appuie souvent sur des données génétiques pour les catégoriser plus précisément. Dans cette étude, les scientifiques visaient à classer les phages Lak et à comprendre leur histoire évolutive en utilisant le séquençage génétique.

En analysant les génomes des phages Lak avec d'autres virus connus, les chercheurs ont réussi à créer un arbre généalogique détaillé. Ils ont découvert que les phages Lak forment une branche distincte, séparée des autres virus connus. Cela a conduit à la proposition d'un nouvel ordre de virus appelé "Grandevirales."

Au sein de cet ordre, deux familles ont été proposées : "Lakviridae" et "Epsomviridae." Les noms reflètent les sources où ces phages ont été trouvés, "Lakviridae" faisant référence à leur association avec la région de Laksam au Bangladesh et "Epsomviridae" nommée d'après un endroit au Royaume-Uni où l'un des phages a été découvert.

#Nouvelles familles et genres

La classification des phages Lak a révélé des groupes variés parmi eux. Au sein de la famille proposée "Lakviridae", deux sous-familles ont été identifiées. L'une d'elles, "Quadringentisvirinae," comprend des membres avec des longueurs de génome d'environ 476 000 paires de bases, tandis que l'autre, "Quingentivirinae," consiste en des membres avec des tailles de génome proches de 500 000 paires de bases.

En tout, quatre nouveaux groupes, ou genres, ont été proposés en fonction des similitudes et des différences observées parmi les phages. Ceux-ci incluent "Vetruanivirus," qui comprend des phages trouvés dans des porcs et des personnes de certains villages, et "Amboselivirus," qui englobe des phages découverts chez des babouins au Kenya.

#Défis dans l'étude et la classification

Un des principaux défis pour étudier ces immenses phages est qu'ils n'ont pas encore été cultivés en laboratoire. Cela complique les efforts pour comprendre pleinement leurs fonctions et comment ils interagissent avec leurs bactéries hôtes. Cultiver des phages peut être difficile car cela nécessite d'identifier le bon hôte bactérien et de créer des conditions adaptées à la croissance.

Il existe de nombreux outils pour aider les chercheurs à prédire quelles bactéries se prêtent à l'infection par les phages, mais ces prédictions ne sont pas toujours précises. La complexité des génomes et leurs tailles posent des obstacles supplémentaires lorsqu'on utilise des logiciels standards destinés à de plus petits fragments de données génétiques.

#Observations et directions futures

Les résultats de cette recherche ouvrent de nombreuses avenues pour de futures investigations. Étant donné que les phages Lak sont liés à des régimes alimentaires et des environnements spécifiques, mieux comprendre ces virus pourrait fournir des indices sur leur rôle dans la santé humaine et animale.

Avec l'augmentation des connaissances sur la diversité des phages et leurs capacités, les scientifiques espèrent isoler davantage de ces virus et étudier leurs fonctions. Cela pourrait mener à des applications potentielles en médecine, agriculture, et d'autres domaines, surtout alors que les chercheurs cherchent des moyens naturels de combattre les infections bactériennes.

En résumé, l'étude des phages Lak souligne la complexité et la variété des virus présents dans nos microbiomes. Grâce à l'analyse génétique et à la classification, les chercheurs peuvent commencer à assembler le tableau plus large de la façon dont ces virus fonctionnent et interagissent avec leurs hôtes. Le nouvel ordre proposé "Grandevirales" et les familles et genres associés offrent une structure plus claire pour notre compréhension de ces microorganismes intéressants. Au fur et à mesure que d'autres découvertes sont faites, nous pourrions découvrir que ces géants phages détiennent la clé de nouvelles perspectives en virologie et microbiologie.