Des chercheurs à l’EPFL (École polytechnique fédérale de Lausanne) ont mesuré une pointe en forme d’aiguille, d’un nanomètre, que certains virus utilisent pour attaquer les bactéries.
Une famille de virus bactériophages (ou phage) appelée φ92 (Phi92), qui s’attaque à la salmonelle et aux bactéries coliformes, utilise une pointe en forme d’aiguille qui perce la membrane de leur victime. Cette découverte permettra aux chercheurs de mieux comprendre la stratégie d’attaque utilisée par les bactériophages, qui sont intensivement étudiés pour leur potentiel thérapeutique.
L’arme perforante de l’φ92 est constituée de trois chaînes de protéines identiques. Ces trois longues molécules entrelacées forment un appendice assez tranchant pour pénétrer dans la membrane bactérienne.
Le corps d’un phage est constitué de deux parties principales. La première, une tête creuse appelée “capside” (1-3-4 sur l’image ci-dessous), contient le matériel génétique. Le second consiste en un tube (5-6), un groupe d’appendices ressemblant à des pieds (7) et un dispositif destiné à pénétrer dans la membrane de son hôte (8-9). La pointe en forme d’aiguille est à l’extrémité la plus éloignée du virus.
Représentation d’un bactériophage (Wikimédia)
Les phages reconnaissent les sucres et les protéines à la surface de leurs bactéries hôtes préférées. Le virus fixe ensuite ses pieds à la victime et un processus complexe est mis en œuvre. Une chaîne de protéines se détend, poussant le tube d’injection et son extrémité à travers la membrane de la victime comme une aiguille hypodermique. La pointe se détache ensuite du tube et, comme une bouteille de champagne débouchée, le matériel génétique sous pression dans la capside est injecté dans la bactérie. Le phage commence alors à se reproduire à l’intérieur de sa victime. 
Ci-contre, le pic perceur de membrane du bactériophage.
En déterminant la structure exacte de la pointe, les chercheurs de l’EPFL ont complété tous les détails manquants dans notre compréhension de l’arme létale du φ92. Pour atteindre ce niveau de détail, tout au plus une douzaine d’atomes à l’extrémité de la pointe, ils ont utilisé des techniques de cristallographie aux rayons X (diffractométrie de rayons X), qui sont d’une résolution suffisante pour déterminer la forme de molécules individuelles.
“Ainsi nous avons réussi à déterminer, non seulement la taille, mais la structure complète de la pointe”, explique le chercheur postdoctoral Christopher Browning de l’EPFL, premier auteur de l’article. En outre, les chercheurs ont découvert un atome de fer dans l’appendice.
Nous ne sommes pas encore sûr de ce pour quoi il est utilisé, mais dans la mesure ou cet élément est toxique, nous avons de très bonnes raisons de penser qu’il n’est pas là par hasard.
Les bactériophages sont considérées comme des armes prometteuses dans la lutte contre les bactéries infectieuses, pour compléter ou remplacer les antibiotiques traditionnels. Les scientifiques pensent que la pointe en forme d’aiguille détermine en partie les espèces bactériennes qui peuvent être attaquées par un phage.
Parmi les pistes actuellement explorées, il y a l’incomplète du bactériophage, appelé "pyocins”, qui est naturellement produit par certaines bactéries infectées. Les Pyocins sont l’appareil d’injection du virus, une sorte de composants mécaniques, mais d’origine biologique. Ils ont un intérêt pour les scientifiques, précisément parce qu’ils n’ont pas de capside et n’ont donc pas à transporter du matériel génétique, explique Browning.
Ces choses peuvent pénétrer la membrane bactérienne, ce qui peut tuer la bactérie, mais sans l’injection de matériel génétique. Cela évite la possibilité que le phage puisse muter et attaquer ensuite de "bonnes" bactéries. Cette option est étudiée en ce moment, mais nous avons besoin de comprendre le potentiel de chaque phage à l’égard des diverses bactéries. La forme de la pointe est l’un de ces paramètres.
L’étude publiée sur Structure : Phage Pierces the Host Cell Membrane with the Iron-Loaded Spike.