Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les phages sont probablement les entités biologiques les plus diversifiées et abondantes sur Terre. Ces virus de procaryotes représentent une manne biotechnologique conséquente qui a été exploitée dès leur découverte en 1915. Ces applications touchent des secteurs industriels extrêmement variés comme l'agronomie, l'agroalimentaire, le biomédical et tant d'autres en devenir. Cet article propose de revenir sur le succès biotechnologique des phages. Tout d'abord l'accent sera donné sur les raisons de ce succès, c’est-à-dire, "l'inventivité" biologique et écologique des phages. Par la suite, un tour d'horizon des différentes applications biotechnologies concrètes sera exposé.
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Phages are probably the most diversified and abundant entities on Earth. These viruses of prokaryotes represent a huge source of biotechnological applications. Soon after their first descriptions in 1915, this biotechnological potential has been exploited. Agronomy, biomedical and food industries are the most striking examples even if other burgeoning fields are growing. This article proposes to explain the biotechnological success of phages by, firstly, highlighting the biological and ecological "inventiveness" of phages and, secondly, by reporting the different concrete cases of biotechnological applications in the industry
Auteur(s)
-
Florian LELCHAT : Directeur scientifique Leo viridis, Plouzané, France
INTRODUCTION
Les phages, ou bactériophages, sont des virus de procaryotes. Ce sont des entités biologiques qui requièrent de détourner la machinerie cellulaire de leurs hôtes pour accomplir leur cycle de réplication. Les phages sont intimement liés aux caractéristiques écophysiologiques de leurs hôtes. De ce fait, ils ont développé différentes stratégies au cours de leur évolution afin de maintenir un équilibre dynamique hôte/virus nécessaire à leur survie. Ce potentiel adaptatif s’est révélé particulièrement inventif et très intéressant d’un point de vue biotechnologique. Dès leurs premières descriptions, les phages ont trouvé des applications biotechnologiques dans des secteurs industriels clefs comme l’agronomie, l’agroalimentaire, le secteur biomédical sous la forme de stratégies alternatives aux biocides tant en biocontrôle qu’en curatif. Ils ont également été exploités comme plateforme de bioprocédés (exemple : phage display) ou comme source de biomolécules innovantes (exemple : enzymes). Cependant, au bout d’un siècle, la place des phages dans les biotechnologies demeure encore restreinte au regard de leur réel potentiel. Les raisons en sont nombreuses. À titre d’exemple, si l’on s’intéresse à l’utilisation des phages comme outils sanitaires (thérapie phagique ou biocontrôle), le caractère « biologique » des phages est à la fois leur grande force mais également leur plus grande faiblesse. Un avantage indéniable par rapport à un biocide chimique est leur nature autoréplicative qui ne nécessite pas d’effet dose/réponse. Néanmoins, l’efficacité de l’approche requiert de parfaitement maîtriser le processus de propagation, ce qui est bien plus complexe que dans le contexte de l’utilisation d’un agent purement chimique. Cet article expose dans un premier temps les raisons du potentiel biotechnologique des phages en s’intéressant à leurs caractéristiques biologiques et écologiques. Par la suite, des exemples d’exploitations biotechnologiques concrets sont étudiés dans divers secteurs industriels.
ADNdb : ADN double brin
ADNsb : ADN simple brin
ARNdb : ARN double brin
ARNsb : ARN simple brin
CAZyme : Carbohydrate Active enZyme
CBD : Cell Binding Domain (domaine de liaison à la cellule)
Cd : Constante d’adsorption
CFU · m–2 : Colony Forming Unit (nombre de colonies formées par m2)
dp : degré de polymérisation d’un polymère
EPS : ExoPolySaccharide
LPS : LipoPolySaccharide
MOI : Multiplicity Of Infection (multiplicité d’infection, nombre de phages pour un hôte)
pb : paire de bases nucléiques complémentaires
PCR : Polymerase Chain Reaction
PFU · mL–1 : Plaque Forming Unit en phages par mL
RBP : Receptor Binding Protein (protéine de liaison au recepteur PLR)
TEM (ou MET) : Transmission Electron Microscopy (Microscope Electronique à Transmission)
VPR : Virus to Prokaryote Ratio (ratio moyen virus/procaryote)
L'expertise technique et scientifique de référence
KEYWORDS
phage therapy | biocontrol | antibioresistance | bacteriophage | procaryotes virus
DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
Utilisation des phages dans les biotechnologies
En anglais
1. Généralités
Les phages regroupent un ensemble polyphylétique de virus infectant spécifiquement les bactéries et archées. Ces virus, autrefois uniquement reconnus sous le terme historique de bactériophages, se retrouvent également dans la littérature sous divers noms tels que : « virus de procaryote », « bactériovirus » selon qu’ils infectent les bactéries, « archéovirus » dans le cas des archées.
Par commodité et soucis de clarté, dans cette synthèse bibliographique, seule l’appelation « phages » sera conservée ci-après.
1.1 Du rôle des phages dans la recherche fondamentale
Bien qu’observés deux ans plus tôt par Frederick Twort sans qu’il n’en comprenne la véritable nature, le premier à avoir clairement identifié les phages pour ce qu’ils sont réellement et à les avoir nommés « bactériophages » est le biologiste/aventurier franco-canadien Félix D’Hérelle (figure 1).
En 1917, alors à l’Institut Pasteur, il en décrit l’action dans les comptes rendus de l’Académie des sciences : « sur un microbe invisible antagoniste des bacilles dysentériques ». Les phages étant invisibles au microscope optique classique (le microscope électronique à transmission ne devait être inventé que bien des décennies plus tard), ses observations furent basées sur son expérience d’isolement des phages à savoir :
-
le bacille dysentérique se développe sur un substrat nutritif translucide et le rend opaque ;
-
les bactéries sont atteintes par des phages spécifiques, le substrat s’éclaircit et de nouveaux phages sont produits ;
-
le substrat est passé sur filtre de porcelaine, retenant les bactéries et ne laissant traverser que les...
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Généralités
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - D’HÉRELLE (F.) - Sur un microbe invisible antagoniste des bacilles dysentériques. - CR Acad. Sci. Paris, 165, p. 373-375 (1917).
-
(2) - MULLINS (N.C.) - The development of a scientific specialty : the phage group and the origins of molecular biology. - Minerva, p. 51-82 (1972).
-
(3) - SALMOND (G.P.), FINERAN (P.C.) - A century of the phage : past, present and future. - Nature Reviews Microbiology, 13(12), p. 777-786 (2015).
-
(4) - LWOFF (A.), SIMINOVITCH (L.), KJELDGAARD (N.) - Induction of the production of bacteriophages in lysogenic bacteria. - In Annales de l’Institut Pasteur, vol. 79, n° 6, p. 815-859, déc. 1950.
-
(5) - FREEMAN (V.J.) - Studies on the virulence of bacteriophage-infected strains of Corynebacterium diphtheriae. - Journal of bacteriology, 61(6), p. 675 (1951).
-
...
ANNEXES
1.1 Laboratoires – Bureaux d’études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)
PHERECYDES PHARMA http://www.pherecydes-pharma.com
LEO VIRIDIS http://www.leoviridis.fr
Eligo Bioscience https://eligo.bio/
CLEAN CELLS http://www.clean-cells.com
Centre de référence pour les virus bactériens Félix d’Hérelle, GREB, Pavillon de Médecine Dentaire Université Laval, QC, Canada, G1V 0A6 http://www.phage.ulaval.ca
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