Des bactéries modifiées à l’assaut des infections intestinales

Dans la guerre contre les infections intestinales, toutes les stratégies sont bonnes, même les plus sournoises. Celle mise au point par l’équipe de Sébastien Rodrigue, de l’Université de Sherbrooke, a tout pour réussir. Elle consiste à pirater les armes des bactéries pour les retourner contre elles.

Les biologistes ont tiré profit d’une des grandes forces du monde microbien : l’échange de gènes. En effet, les bac­téries s’échangent constamment de petits bouts d’ADN, appelés plasmides. « Ce mécanisme permet par exemple aux gènes de résistance aux antibiotiques de se répandre entre bactéries de tous genres, précise Sébastien Rodrigue. Mais on l’a détourné pour répandre un gène qui nuit spécifiquement aux bactéries pathogènes. »

L’idée : déployer dans l’intestin de « bonnes » bactéries équipées d’un plasmide-couteau génétique (le fameux CRISPR). Ce dernier pénètre dans les « mauvaises » bactéries et cisaille leur ADN.

Observation de souches de la bactérie Escherichia coli exprimant une protéine fluorescente.

En pratique, il a tout de même fallu ruser pour que ces agents doubles parviennent à insérer leurs bistouris dans une population de bactéries infectieu­ses jusqu’à 1000 fois plus abondante. L’équipe a d’abord déniché un plasmide capable de se disséminer comme une traînée de poudre. « Je commandais en ligne des plasmides du monde entier, et j’en ai ajouté un au dernier moment qui s’appelait TP114, par hasard », explique Sébastien Rodrigue, amusé. Inséré dans des probiotiques — des bactéries E. coli inoffensives —, ledit TP114 a montré un taux de transfert inespéré dans le tube digestif, passant allègrement d’une bactérie à l’autre. « Mais ce n’était pas suffisant. On l’a amélioré en le faisant mu­ter. » Bilan : un plasmide qui se répand 400 fois plus efficacement que la version initiale ! Une vraie machine de guerre, à laquelle les scientifiques ont « greffé » une séquence ciseau CRISPR.

Une armée génétiquement modifiée

Ainsi armés, les probiotiques ont été administrés oralement à des souris infectées par des bactéries Citrobacter. « On a programmé l’outil CRISPR pour qu’il reconnaisse un gène présent chez ces bactéries cibles et le coupe, ce qui les tue », explique Sébastien Rodrigue. Quatre jours après cette dose unique de probiotiques, plus de 99,9% des Citrobacter étaient éliminées. Les plasmides coupeurs ont bel et bien saboté les ennemis de l’intérieur, avec une efficacité comparable à celle des antibiotiques !

Mais contrairement aux antibiotiques qui peuvent altérer toute la flore intes­tinale, les probiotiques ne lèguent leur plasmide empoisonné qu’aux bactéries cibles (grâce à la reconnaissance de certaines protéines à leur surface). L’ar­me est aussi modulable, car CRISPR peut cibler n’importe quel gène, et donc éliminer des sous-groupes précis de bac­téries. De quoi éditer à loisir le micro­biome intestinal.

« Ce qui nous intéresse, c’est d’utiliser ce système pour viser des souches pathogènes impliquées dans l’inflammation chronique, comme dans la maladie de Crohn », souligne Sébastien Rodrigue. Pour passer à l’étape clinique, le chercheur a breveté le concept et a cofondé une entreprise avec son collègue Kevin Neil, premier auteur de l’article pa­ru dans Molecular Systems Biology en octobre 2021.

Signe que l’approche suscite de l’intérêt, Kevin Neil était indisponible pour l’entrevue : il présentait ce travail à l’Américaine Jennifer Doudna, lauréate du prix Nobel de chimie en 2020 pour la mise au point du fameux système CRISPR. « Le potentiel de CRISPR est bien connu, mais le grand défi reste de le livrer dans les bonnes cellules et en quantité suffisante », souligne Sébastien Rodrigue. Défi relevé !

Ont aussi participé à cette découverte : Nancy Allard, Patricia Roy, Frédéric Grenier, Alfredo Menendez et Vincent Burrus.

De gauche à droite : Nancy Allard, Kevin Neil et Sébastien Rodrigue.