CYCLE DE DEVELOPPEMENT GENERAL DE T

Le phage T4 qui est le phage type du genre qui nous intéresse, est extrêmement bien étudié. Son génome est entièrement séquencé et la fonction de la majorité de ses ORFs est connue (Figure 6). Les différentes étapes de son cycle de développement sont bien comprises et plusieurs ouvrages lui sont exclusivement dédiés (Molecular Biology of Bacteriophage T4 de Karam et al., 1994). Par conséquent, le phage T4 sera pris comme référence pour présenter succinctement les étapes de développement des phages de la superfamille de T4.

Le phage T4 développe un cycle strictement lytique d’environ 25 minutes lorsqu’il se déroule à 37°C chez E. coli. Les principales étapes sont schématisées en Figure 7.

Le cycle infectieux débute par l’adsorption du phage à la surface de la cellule cible. La première adsorption constitue l’adsorption spécifique et réversible du phage à la cellule bactérienne. Durant cette étape, l’adsorption nécessite une reconnaissance hautement spécifique du récepteur bactérien par les six adhésines du phage situées à l’extrémité de chacune des six fibres caudales longues. La deuxième adsorption du phage constitue l’étape d’adsorption irréversible du phage à la bactérie. Durant cette étape, ce sont les six fibres caudales courtes qui vont se lier irréversiblement à d’autre type de récepteur bactérien. L’exposition des six trimères de gp12, jusqu’à lors repliés sous la plaque terminale, seraient déclenchée par le changement d’angle qui s’opère entre la gp34 (demi-fibre proximale de la LTF) et la gp9 lors de l’adsorption. Ce signal induit une cascade de modification conformationelle débutant par la gp9 elle-même, suivi de la gp10 puis gp11, entrainant alors le déploiement des gp12. La conformation de la plaque basale est aussi altérée puisqu’elle adopte une conformation « étoile » alors que sa forme « normale » correspond à un hexagone. L’interaction des gp12 à la surface bactérienne permet de stabiliser la plaque basale en conformation « étoile » et conduit à la contraction de la queue du phage. De plus, Les changements conformationnels initiés à la périphérie de la plaque terminale seraient ensuite propagés vers le centre de la plaque terminale causant le changement conformationnel des gp6, gp25 et gp53 situés au centre de la plaque. Ainsi est initiée la contraction de la queue. L’ADN viral va alors être injecté dans le cytoplasme bactérien. Pour cela, le processus de contraction de la queue est réalisé en tournant et en glissant les sous-unités de gp18 tout au long de la queue, en partant de la plaque terminale. Le glissement de cette gaine de gp18 entraine le tube interne de la queue vers la membrane de l’hôte et permet son interaction avec celle-ci. La membrane est ensuite perforée avec l'aide de la gp5 qui va digérée le peptidoglycane. La phase intracellulaire du développement de T4 débute alors.

La structure virale vidée de son information génétique demeure à l’extérieur de l’hôte. Dès que le génome phagique se trouve à l’intérieur de l’hôte, différent mécanisme de défense bactérienne tente de stopper la poursuite de l’infection. Il est alors mis en jeu un certain

nombre de systèmes réciproque d’attaque-défense dont la première cible est l’acide nucléique de l’adversaire.

Ainsi, lors d’une infection, la première priorité d’un phage va être de contrecarré les stratégies bactériennes visant à stopper son développement. Par exemple, E. coli dispose de nombreuses enzymes de restrictions et est capable de produire de nombreuses nucléases, constituant une des défenses immunitaires contre la présence d’ADN étranger. Pour sa protection, le phage possède un génome dont la structure chimique très particulière constitue sa meilleure protection. En effet, lors de la réplication, la machinerie utilise des cytosines qui sont Hydroxyméthylés, empêchant l’action de certaines enzymes. Ensuite, des glycosylations peuvent aussi être rajoutés et vont le protéger de l’action d’autres nucléase. De plus, le phage peut aussi posséder des protéines appelés IP, qui sont préalablement présente dans la capside du phage et qui sont injectées avec le génome phagique dans la bactérie. Ces protéines permettent de se fixer et inhiber les enzymes de restrictions capables d’attaquer le génome phagique et d’autre type d’IP ont pour fonction de protéger le génome phagique d’attaque de nucléases bactériennes (Comeau et Krisch 2005).

D’autre part, le succès de l’infection repose en grande partie sur la capacité du virus à neutraliser les activités métaboliques de la cellule cible et de détourner à son profit la machinerie macromoléculaire de transcription et de traduction (Comeau et Krisch 2005). Ainsi, très rapidement après l’entrée du génome du phage dans le cytoplasme de la bactérie, l’ARN polymérase ADN dépendante de l’hôte commence la transcription des gènes phagiques appelés « gènes précoces ». Pour que l’ARN polymérase ADN dépendante de l’hôte choisisse préférentiellement de transcrire les gènes phagiques, le phage dispose par exemple de la protéine alt présente dans la capside et qui est aussi injecté avec le génome. Cette protéine a pour rôle de modifier une sous-unité de l’ARN polymérase par l’ajout d’un ADP-rybosyl au niveau d’un résidu acide aminé (Repoila 1995, travaux de thèse). Les premiers produits viraux synthétisés lors de l’étape précoce vont bloquer la transcription et la traduction des gènes bactériens. Puis, le génome de l’hôte est perturbé par l’action de diverses protéines virales, comme par exemple par l’action de la protéine Ndd qui cause une rapide déstructuration du nucléoïde bactérien (Bouet et al., 1998). Le nucléoïde va ensuite migrer en périphérie au niveau de la membrane interne, et les acides nucléiques, vont être dégradés et recyclés par les voies métaboliques au profit du phage par d’autres protéines phagiques précocement synthétisé. L’ensemble des systèmes mis en place par le phage constitue des

déterminants de la spécificité. En effet, ces déterminants permettent aux phages de poursuivre avec succès le développement intracellulaire et ainsi d’établir le spectre d’hôte des phages. Durant la période précoce de transcription, des facteurs phagiques vont être également produit afin de déclencher après deux ou trois minutes d’infection la phase de transcription intermédiaire. Durant cette phase, l’expression des gènes codant pour les protéines de la réplication, par exemple la T4 polymérase et des protéines par exemple UvsX impliquée dans la recombinaison est prédominante. Il est a notée que la réplication et la recombinaison sont deux processus intimement imbriquée. En effet, lorsqu’une fourche de réplication, initiée à une des origines de réplication, arrive à une extrémité du chromosome linéaire de T4, l’extrémité 3’ de la molécule matrice demeure non répliquée et les deux molécules filles possèdent donc des extrémités 3’ sortantes. En présence, de protéines virales de recombinaison ces extrémités simple brin sont capables d’envahir une région homologue sur une autre molécule, ou à l’extrémité terminale redondante de la même molécule. Un structure en Y avec une D-loop au point d’invasion est alors formée. Lorsque ces fourches de réplication arrivent elles-mêmes à l’extrémité des molécules matrices, elles produisent de nouvelles extrémités invasives qui à leurs tour peuvent former des D-loops. Il se crée ainsi un réseau complexe de molécules branchées sur lesquelles de multiples fourches de réplications fonctionnent. Cela résulte en la production de longs concatémères qui seront clivés et encapsidés au cours de la phase tardive de l’infection.

Des facteurs phagiques nécessaires à la transcription des gènes tardifs, codant en grande majorité pour des protéines de la morphogénèse du virion, sont également synthétisés durant la phase intermédiaire. Les différentes structures formant la particule phagique (tête, queue, plaque basale, fibres caudales) vont être assemblées séparément les uns des autres et ne seront associés qu’une fois l’ADN néo-synthétisé encapsidé. Pour finir, environ plus d’une centaine de nouveaux virions par cellule sont libérés par lyse de la cellule bactérienne.