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Le bactériophage

W. N. Kazeeff, La Nature N°2999 - 15 Avril 1937

Mis en ligne par Lauryn le vendredi 17 avril 2009

Bien que le rôle extrêmement important du bactériophage, au cours de certaines maladies infectieuses, ait été, depuis sa découverte par d’Hérelle, indiscutablement reconnu par la plupart des bactériologistes, sa nature resta fort longtemps discutée.

Depuis 1917, cette découverte a fait, comme on. dit, « le tour du monde », mais les savants se sont longtemps partagés en deux camps. Les premiers, avec d’Hérelle, le considéraient comme une particule vivante, se multipliant aux .dépens des bactéries et détruisant très rapidement ces dernières ; en d’autres termes, ils considéraient que le bactériophage est un infra-microbe pathogène des microbes, comme ces derniers le sont pour un organisme vivant. Ceux du second camp le considéraient comme un ferment élaboré par le microbe pathogène lui-même à la suite d’une viciation nutritive, provoquant la lyse et Ia destruction de ce microbe.

Durant quinze ans, de nombreux savants essayèrent de résoudre ce problème, bien exprimé par le Prof. Bechhold,grand maître de la physico-chimie : « ferment ou être » ?

Plus de 5000 notes, mémoires et communications ont paru sur ce sujet.

Aujourd’hui, l’opinion devient unanime que le bactériophage est un corpuscule vivant. La dimension des plus grands corpuscules ne dépasse pas un dix-millième de millimètre (0,1 \mu), et ils ont une forme sphérique (fig. 1). Bechhold et Schlessinger ont vu que, dans une culture d’un bactériophage donné, tous les corpuscules sont d’égal diamètre.

 Action bactéricide du bactériophage

Voici, décrit par d’Hérelle, un exemple de l’action bactéricide du bactériophage in vivo et in vitro, qui a mis ce savant sur la voie de sa découverte :

« Suivons un cas de dysenterie bacillaire de la manière suivante. Prélevons, dès le début de la maladie, Un échantillon de selles ; émulsionnons-en quelques gouttes dans un tube de bouillon et filtrons cette émulsion à .travers une bougie Chamberland. D’autre part, isolons de ces mêmes selles le bacille dysentérique. Dans une culture jeune en bouillon de ce bacille, ajoutons une goutte du filtrat et plaçons à l’étuve à 37°. Répétons la même opération chaque jour, en utilisant un nouvel échantillon de selles prélevé chaque matin. Aussi longtemps que l’état du malade reste grave, aucun phénomène ne se manifeste dans les tubes de culture auxquels a été ajoutée la goutte de filtrat de selles. Mais aussitôt que l’état du malade commence à s’améliorer, et même quelques heures auparavant, on observe que, deux ou trois heures après que l’on a ajouté au tube de culture du bacille dysentérique, la goutte du filtrat de selles prélevée ce jour-là, la culture commence à s’éclaircir ; cet éclaircissement s’accentue rapidement et le liquide est bientôt d’une limpidité parfaite : tous les bacilles se sont dissous comme du sucre dans l’eau ».

Il apparaît donc, dans l’intestin du malade, au moment où les symptômes de la maladie s’amendent, un principe qui a la propriété de détruire et de dissoudre les bacilles dysentériques.

Par la filtration à travers des membranes assez serrées pour empêcher le passage des corpuscules, Sertie a réussi à isoler les lysines bactéricides sécrétées par le bactériophage ; elles peuvent dissoudre non seulement des bactéries vivantes, mais aussi certaines bactéries tuées par le chloroforme.

Pratiquement, l’action bactéricide du bactériophage peut se manifester de trois façons. Dans les trois cas, le corpuscule du bactériophage se fixe sur la bactérie et cherche à y pénétrer de la même façon qu’agit le microbe quand il attaque un homme ou un animal. Une fois qu’il a réussi, le corpuscule se multiplie aux dépens de la bactérie envahie ; il provoque alors des déformations qui augmentent jusqu’au moment où la bactérie éclate et se désagrège. Ces phases représentées schématiquement sur notre dessin (fig. 2), ont été récemment enregistrées sur un film micro-cinématographique à l’Institut Rockefeller de New-York.

Lorsqu’une variété peu active de bactériophage attaque une bactérie relativement résistante, le corpuscule peut pénétrer dans la bactérie et même peut s’y multiplier lentement sans causer de troubles mortels. Peu à peu les deux êtres s’adaptent, vivent en symbiose et même se multiplient. En se divisant la bactérie contaminée transmet les corpuscules bactériophages aux cellules filles ou aux spores. De nouvelles bactéries seront ainsi porteuses de. corpuscules de bactériophage. Ce deuxième mode d’action, comme nous le verrons plus tard, joue un grand rôle dans la régression des épidémies.

Enfin, quand le bactériophage s’attaque à une bactérie très résistante, son action est nulle et il périt.

 Le bactériophage est cultivable

Une goutte du milieu liquide dans lequel le bactériophage a dissous des bactéries sensibles à son action, ajoutée à une nouvelle culture des mêmes bacilles, produit la dissolution de ceux-ci. Une goutte de cette deuxième culture, devenue limpide par suite de la dissolution, ajoutée à une troisième culture en provoque aussi la dissolution. Cette série peut être continuée indéfiniment avec le même résultat. Effectivement, une milliardième partie de 1 cm3 d’une culture bactérienne devenue limpide sous l’influence du bactériophage est suffisante pour provoquer la dissolution totale des bactéries d’une culture à laquelle on l’ajoute.

Pour ceux qui ont considéré le bactériophage comme un ferment, ce phénomène se présentait (in vivo et in vitro), dans un milieu liquide, comme un phénomène de lyse et sa persistance au cours des passages successifs a été attribuée à la sursaturation comme lors de la formation des anti-corps et des cryptotoxines (La Nature, N° 2975). Toutefois les ensemencements de bactériophage sur milieu solide, par exemple des colonies microbiennes développées sur gélose dans des boîtes Pietri, démontrent qu’il est réellement cultivable. De même qu’un microbe déterminé forme des colonies dont l’aspect varie selon la composition du milieu, de même le bactériophage forme des colonies dont l’aspect varie selon l’espèce microbienne sensible sur laquelle il a été ensemencé. Plus encore, comme le montrent nos photographies (fig. 3 à 8), diverses races de bactériophage ensemencées en même temps et sur la même variété de microbes pathogènes produisent des colonies dont l’aspect varie, ce qui démontre la diversité des caractères individuels de ces races.

La seule différence est que les microbes forment généralement, sur un milieu solide, des colonies en relief, tandis que le bactériophage creuse des trous ou, comme les nomme d’Hérelle, des « plages », ce qui est d’ailleurs compréhensible, puisque le milieu solide de sa culture est formé ici des bactéries que le bactériophage détruit. Chaque plage représente une colonie de corpuscules bactériophages issus d’un corpuscule original unique.

Chaque segment de la gélose (fig. 3 à 7) a été enduit de la culture microbienne appropriée, puis d’une souche différente du bactériophage actif pour le microbe en question. Par contre, les segments marqués sur nos photographies par la lettre a n’ont pas été enduits’ du bactériophage et servent de témoins.

Dans la seule boîte de la figure 8, toute la surface ensemencée en bacilles coli a été enduite avec plusieurs souches de bactériophage préalablement mélangées, souches actives pour différentes espèces microbiennes. Chaque souche a produit des plages dont les, aspects lui sont propres.

Si le bactériophage était un simple ferment, il est évident que son action devrait se manifester sur toute la surface enduite. Or, son action, comme le démontrent nos photographies, ne se manifeste que sur certains endroits et plus ou moins activement. Les endroits qui sont restés intacts sont ceux recouverts par un milieu dans lequel les corpuscules bactériophages faisaient défaut ou étaient peu actifs.

Cette formation de « plages » sur un milieu solide rend facile l’obtention de races pures du bactériophage. Il suffit de toucher avec un fil de platine la surface d’une plage .isolée pour prélever le nombre de corpuscules nécessaire pour l’ensemencement. En trempant ensuite le fil de platine dans une culture des bactéries sensibles en milieu ,liquide, on obtient la destruction complète de ces bactéries et le milieu devenu limpide est une culture pure de corpuscules du bactériophage.

 Caractères morphologiques du bactériophage

Les races de bactériophages offrent autant et sans doute même beaucoup plus de diversité que celles des microbes. D’Hérelle affirme que parmi les innombrables races du bactériophage que l’on a pu isoler, il n’en existe pas deux qui soient parfaitement identiques.

La virulence varie d’une race à l’autre. On rencontre des races dont un seul corpuscule ajouté à une culture d’une bactérie sensible, renfermant des milliards de germes, suffit pour les dissoudre tous en l’espace de quelques heures. Par contre, d’autres races sont si faibles que des milliards de corpuscules bactériophages ne provoquent qu’un léger retard dans la croissance des bactéries. Entre ces deux groupes extrêmes on trouve des races innombrables dont les degrés d’activité sont intermédiaires.

De même qu’il n’existe aucun microbe pathogène pour toutes les espèces animales, il n’existe non plus aucune race de bactériophages qui soit pathogène pour toutes les espèces bactériennes. Mais de même qu’on rencontre des microbes qui sont pathogènes pour plusieurs espèces animales, on rencontre des races de bactériophages qui sont pathogènes à la fois pour plusieurs espèces bactériennes.

La virulence d’une souche de bactériophages faible peut être exaltée par des passages successifs sur des bactéries sensibles, exactement de la même façon que l’on exalte la virulence d’un microbe pathogène par des passages successifs sur l’animal sensible.

Les bactériophages montrent une résistance très variable à la chaleur. Certaines races sont tuées par une exposition de 10 min à 52°, alors que d’autres peuvent supporter jusqu’à 80°.

Les antiseptiques détruisent le bactériophage, et sa sensibilité aux toxiques est généralement intermédiaire entre celle de la forme végétative des bactéries et celle de leurs spores. Mais de même qu’un microbe pathogène peut s’adapter progressivement à une dose d’antiseptique tout d’abord mortelle, on peut également adapter un bactériophage à résister à des doses croissantes.

Dans une culture, une fois toutes les bactéries détruites, les corpuscules bactériophages ne peuvent plus se développer ; ils restent alors à l’état de vie latente, comme le font d’ailleurs la plupart des êtres inférieurs quand le milieu est épuisé ; la durée de cette vie latente est variable d’une race à une autre, et d’Hérelle a rencontré des races survivant un minimum de quatre mois et un maximum de quinze ans.

Particularité curieuse notée par d’Hérelle : les bactéries qui se sont adaptées au bactériophage, autrement dit ses porteurs, acquièrent une vitalité extraordinaire. Ce savant a retrouvé vivante après quinze année, en tube scellé, une souche mutante sous l’action du bactériophage, de bacille dysentérique, alors que cette même souche, normale, ne survivait pas plus de deux mois sans repiquage. Ce phénomène explique peut-être les modifications des caractères des souches microbiennes que les bactériologistes conservent dans leurs collections, et il est actuellement étudié attentivement dans les laboratoires d’Allemagne et des États-Unis.

Une autre particularité du bactériophage est de rendre aflagellés des microbes flagellés, c’est-à-dire de transformer certains microbes mobiles en immobiles. Ceci explique le fait connu des bactériologistes que le bacille coli isolé d’un organisme malade est le plus souvent immobile et n’acquiert sa mobilité qu’après le troisième ou le quatrième repiquage. La symbiose la plus commune du bactériophage est justement celle qu’il contracte avec le bacille coli.

Bordet et Ciuca ont démontré que le sérum d’un animal soumis à des injections répétées d’une souche déterminée du bactériophage acquiert la propriété d’inactiver ensuite spécifiquement ce bactériophage. Les microphotographies qu’on a réussi à prendre récemment du phénomène montrent que ce sérum agglutine les corpuscules bactériophages de la même façon, tout au moins visiblement (fig. 9), que s’effectue l’agglutination des diverses bactéries (La Nature, N° 2975). Toutefois, les corpuscules bactériophages ne sont pas détruits par le sérum anti-bactériophage ; ce dernier neutralise seulement les lysines sécrétées. Aussi, en agissant de cette façon sur une souche de bactériophage active vis-à-vis de plusieurs espèces microbiennes, on peut neutraliser totale ment son action sur une seule espèce, en laissant intacte son action bactéricide sur les autres espèces. Sonnenschein a démontré que cette propriété d’inhiber l’action d’un bactériophage se rencontre parfois à l’état naturel chez des individus normaux : on la rencontre surtout pour les souches du bactériophage agissant contre le staphylocoque ou le streptocoque ; le pouvoir bactéricide des corpuscules du bactériophage est souvent très faible et même, pour ainsi dire, nul chez les sujets prédisposés aux affections causées par ces germes.

 Sièges du bactériophage

Le bactériophage n’est pas héréditaire, il fait son apparition chez tout homme et tout animal, peu de jours après la naissance, et il vit ensuite dans l’intestin, en symbiose avec le bacille coli.

Peu après sa découverte dans la flore intestinale, d’Hérelle le chercha dans l’eau d’égout et put l’en isoler. La dissémination du bactériophage dans les milieux extérieurs est actuellement démontrée. Il y est apporté tant par les déjections des hommes et des animaux que par les microbes qui le portent.

On croyait jadis que le bactériophage se transmet au nourrisson avec le lait de sa mère. Maintenant on admet plutôt qu’il pénètre dans l’organisme humain ou animal par le milieu extérieur, comme les bacilles saprophytes de la flore intestinale.

En résumé l’examen critique du comportement physiologique du bactériophage, en particulier son autonomie par rapport à la bactérie lysée ; son pouvoir d’adaptation extrêmement développé ; une variabilité considérable entre les diverses races de bactériophages et d’une même race dans le temps ; la polyvalence d’un même bactériophage, c’est-à-dire le pouvoir d’attaquer simultanément diverses bactéries appartenant parfois à des espèces très éloignées les unes des autres ; la possibilité de l’établissement d’une symbiose entre un bactériophage et une bactérie, et en fin toutes les recherches récentes démontrent que le bactériophage possède l’ensemble des caractères propres aux êtres vivants ; il est donc un virus, parasite des bactéries. Telle est la conclusion actuelle de la plupart des maîtres de la bactériologie et de la physico-chimie.

Puisque le bactériophage déclenche une série de phénomènes qui amènent la guérison, il était tout naturel d’essayer de l’administrer aux malades afin de renforcer les processus naturels de défense de l’organisme. Il est employé de plus en plus par de nombreux praticiens pour lutter contre diverses infections tant locales que générales. Des guérisons, on peut dire sans aucune exagération miraculeuses, ont été obtenues grâce à l’application de ce puissant agent bactéricide. D’autre part les essais de son application à la prophylaxie collective lors des épidémies ont donné aussi des résultats remarquables. Nous y reviendrons (La Nature n° 3001, 15 Mai 1937).

W. N. KAZEEFF.