Les phages à large spectre, omniprésents dans les écosystèmes

Les phages jouent un rôle central dans les communautés microbiennes

Les phages, ou bactériophages, sont des virus qui infectent les bactéries et jouent un rôle central dans la dynamique, l'évolution et l'adaptation des communautés microbiennes. L’essor des techniques de séquençage appliquées à des échantillons environnementaux a révélé l’immense diversité des phages et de leurs génomes. Cependant, la plupart des études se limitent à l’analyse des génomes viraux sans identifier les bactéries hôtes, ce qui restreint notre compréhension de ces virus. La technologie « MetaHiC », change la donne : en capturant les interactions physiques entre molécules d’ADN au sein des échantillons, elle permet d’étudier simultanément les phages et leurs hôtes directement dans leur environnement, sans passer par l’étape d’isolement en laboratoire. 

MetaHiC dévoile un spectre d’hôtes bien plus vaste qu’attendu

Dans cette étude, publiée dans la revue Nature Microbiology, les scientifiques ont généré, rassemblé et réanalysé 111 jeux de données provenant d’échantillons issus de cinq environnements différents afin d’explorer les interactions phages-hôtes à grande échelle. Un programme informatique, développé par l’équipe, a permis de reconstituer les génomes de virus et de bactéries, puis d’inférer leurs interactions à partir de contacts ADN. 

Résultats : 4 975 génomes microbiens de qualité moyenne ou supérieure ont été reconstruits, (39 archées et 4 936 bactéries couvrant 18 embranchements) ainsi que 6 572 génomes viraux de bonne qualité, dont certains complets et supérieurs à 400 kb, appartenant à des lignées aussi diverses que les Megaviricetes ou les Caudoviricetes. 

Les données MetaHiC ont ensuite permis de construire un réseau de contacts reliant la moitié des génomes à leurs hôtes. Une part importante de ces phages s’est révélée capable d’interagir avec plusieurs espèces, y compris des hôtes génétiquement éloignés, dans des environnements aussi différents que la colonne d’eau océanique ou le tube digestif humain. 

Des implications fortes pour l’écologie et la santé

Ces observations remettent en question l’idée largement admise selon laquelle la réplication des phages serait majoritairement limitée à un hôte unique ou à un spectre restreint. Elles suggèrent notamment que les phages peuvent exercer des pressions de sélection transversales au sein des communautés et agir comme vecteurs potentiels d’échanges génétiques entre lignées bactériennes distantes. 

Elles pourraient également avoir des répercussions sur les approches thérapeutiques utilisant des phages pour traiter les infections bactériennes. Cette recherche fournit une nouvelle compréhension de la diversité et de la dynamique des interactions phages-bactéries dans les communautés microbiennes-naturelles. Elle ouvre également la voie à de futures investigations sur les mécanismes évolutifs des phages et leur importance écologique dans différents environnements.

Figure : Schéma du process de traitement des 111 échantillons issus des 5 environnements différents. Le panel du bas montre un exemple de phage interagissant avec trois hôtes.

En savoir plus : Bignaud A, Conti DE, Thierry A, Serizay J, Labadie K, Poulain J, Cheny O, Colón-González M, Debarbieux L, Guerrero-Osornio M, Helaine S, Hill P, Le Tinier G, Millot GA, Morales L, Parada A, Riera N, Iraola G, Koszul R, Marbouty M. Phages with a broad host range are common across ecosystems. Nat Microbiol. 2025 Oct;10(10):2537-2549. doi: 10.1038/s41564-025-02108-2. Epub 2025 Sep 19. PMID: 40973790.