Des milliards d'années de guerre incessante

Tout au long de l'histoire, l'humanité a été le théâtre d'innombrables guerres. De l'Antiquité à nos jours, des millions de vies ont été perdues au nom d'idéologies. De la Reconquista, qui a duré 781 ans, à la Seconde Guerre mondiale, qui a duré six ans mais a fait plus de 70 millions de morts, de la Guerre froide aux cyberguerres actuelles, chaque conflit d'origine humaine a été façonné par des intérêts politiques, économiques ou culturels. Pendant ce temps, une autre guerre continue de faire rage, loin des regards du public, et elle est antérieure à l'histoire de l'humanité.

Cette guerre, qui a débuté il y a des milliards d'années, oppose virus et bactéries. Tandis que les virus tentent de vaincre les bactéries et de se répliquer, les bactéries restent sur la défensive, tentant de défendre leurs frontières contre les virus. Ces deux forces microscopiques, cherchant à survivre et à transmettre leurs gènes à la génération suivante, développent des armes biologiques et des tactiques ingénieuses et naturelles pour s'entre-détruire.

INFILTRATION DANS LA CELLULE

Les virus, l'un des acteurs de la guerre qui se déroule de l'autre côté du microscope, ne peuvent pas répliquer leur matériel génétique sans infiltrer une cellule vivante. Une fois infiltrés, ils détournent une partie, voire la totalité, des systèmes de la cellule hôte, copient son matériel génétique et produisent de nouveaux virus, provoquant l'explosion de la cellule hôte. Après l'explosion, les virus fraîchement produits sont libérés dans l'air, infectant les cellules environnantes et envahissant l'environnement bactérien. Les bactéries, quant à elles, réagissent à toutes ces étapes. Par exemple, la première étape consiste à empêcher la pénétration du virus. À l'extérieur de la cellule bactérienne, des structures fixées à la paroi cellulaire permettent la communication avec les autres bactéries et l'environnement. Les virus interagissent avec ces structures pour infiltrer la cellule. Pour empêcher cela, les bactéries développent des mutations dans ces structures qui n'entravent pas la communication avec l'environnement et les autres bactéries, mais empêchent plutôt les virus de se lier. Bien entendu, les bactéries ne sont pas à l'origine de ces mutations de manière consciente. Lorsqu'une ou plusieurs bactéries d'une population présentent une telle mutation, elles bénéficient d'un avantage évolutif, car elles ne peuvent être ciblées par les virus et leur nombre augmente. De ce fait, les chances de perpétuer leur propre espèce augmentent également.

BROYEURS D'ADN

Mais dans la plupart des cas, les virus réussissent à infiltrer les bactéries et à déposer leur matériel génétique à l'intérieur de la cellule. Ce matériel génétique contient l'information nécessaire à la production de nouveaux virus. Si elle n'est pas détruite, la cellule entière cesse rapidement de fonctionner et commence à utiliser cette information pour produire des virus. Les systèmes CRISPR, une capacité spéciale acquise par les bactéries au cours de l'évolution, entrent alors en jeu, dégradant instantanément le matériel génétique viral.

Les systèmes CRISPR sont des structures composées d'un ARN qui se lie à l'ADN viral et à une ou plusieurs molécules qui l'entourent. Cette information, présente sous forme d'ébauche dans le génome bactérien, commence à être produite immédiatement après la libération du matériel génétique du virus dans la cellule. La structure produite détecte l'ADN viral grâce aux molécules qui l'entourent, et ce dernier se lie à la cible. Si la liaison réussit, la cible est complètement détruite au stade final, empêchant toute invasion virale potentielle. On dit « si » car les virus ne sont pas des arnaqueurs. Tout comme les bactéries développent des mutations dans des structures externes à la cellule, les virus peuvent également développer des mutations dans leur matériel génétique qui peuvent échapper aux systèmes CRISPR. Du fait de ces mutations, la structure composée d'ARN et d'autres molécules ne peut pas détecter l'ADN viral, ou si elle y parvient, elle ne peut pas se lier et détruire la cible. Le virus poursuit alors son cheminement dans la cellule.

Bactéries altruistes

Outre les systèmes CRISPR, il existe de nombreux autres systèmes qui ciblent l'ADN viral, le perturbent ou empêchent la formation de nouveaux virus. Si tous ces systèmes ont la même fonction, les virus qui infectent les bactéries développent également des méthodes pour les contourner. Lorsque tous ces mécanismes de défense échouent, les bactéries n'ont plus qu'une seule option : arrêter temporairement ou définitivement leur activité métabolique.

Comme mentionné précédemment, les virus ont besoin de cellules vivantes pour transmettre leur patrimoine génétique, car ils ne possèdent pas de métabolisme propre. Par conséquent, si une bactérie infectée par un virus arrête son métabolisme le plus rapidement possible, il n'y a aucun problème. Certaines bactéries le font temporairement, tandis que d'autres disparaissent complètement. Le but principal est d'empêcher les autres bactéries environnantes d'être infectées par les virus. Les virus, comme toutes les cellules, sont composés de diverses structures. Ces structures sont produites individuellement par le métabolisme de la cellule hôte, puis combinées au sein de la cellule pour former de nouveaux virus. Lors de la production de ces structures, certains sous-produits sont libérés, fournissant des informations sur le métabolisme bactérien. Bien que les virus ne le souhaitent pas, cette information peut être traduite en un signal dans la cellule pour « arrêter le métabolisme ». Les bactéries qui reçoivent ce signal, prêtes à se sacrifier, contribuent alors à protéger les autres bactéries d'une infection potentielle.

Chaque organisme naturel tente par tous les moyens de maintenir sa présence sur la scène de l'histoire. La course aux armements entre virus et bactéries illustre parfaitement cette situation. Et nous ne sommes témoins que de l'histoire de ceux qui y parviennent.