Un bactériophage, ou phage, est un virus qui infecte des bactéries ; son nom vient du grec signifiant « dévorer ». L'image de l'explorateur montre un phage en forme de T4, un virus qui infecte la bactérie Escherichia coli. T4 mesure environ 260 nanomètres de long, du sommet de sa tête à l'extrémité de sa queue. Un nanomètre est un milliardième de mètre.

Taille

Les virus se présentent sous plusieurs formes, et des phages comme T4 ont ce que les biologistes appellent une forme complexe. Ils possèdent une tête qui contient l'ADN du virus, une queue et des fibres qui s'attachent à une bactérie. T4 sert depuis longtemps de modèle pour étudier le fonctionnement des virus et des cellules, et il a été mesuré dans le détail.

La tête de T4 a une forme allongée à 20 faces, longue de 120 nanomètres et large de 86 nanomètres. Elle contient une molécule d'ADN d'environ 171 000 paires de bases, une paire de bases correspondant à un barreau de l'échelle de l'ADN. La queue, sous la tête, mesure environ 140 nanomètres de long. Sa gaine externe fait 92,5 nanomètres de long et 24 nanomètres de large, et se termine par une plaque basale à six côtés d'environ 52 nanomètres de diamètre.

Six longues fibres caudales, chacune repliée à une articulation, s'écartent de la plaque basale comme des pattes. Chaque fibre mesure environ 144 à 160 nanomètres de long, un peu plus que la queue elle-même.

Comparaisons de taille

La bactérie E. coli que T4 infecte mesure environ 2 micromètres de long et 1 micromètre de large, ce qui la rend environ huit fois plus longue que T4. Un micromètre est un millième de millimètre.
Si T4 était agrandi à la taille d'une personne de 1,7 mètre, une cellule d'E. coli mesurerait environ 13 mètres de long et 6,5 mètres de large.
Environ 300 à 400 phages T4, mis bout à bout, couvriraient la largeur d'un cheveu, qui mesure de 80 à 100 micromètres de large.
La tête de T4 fait moins de la moitié de la largeur du plus petit détail qu'un microscope optique ordinaire peut montrer, environ 200 nanomètres, soit la limite des microscopes optiques. Les phages sont plutôt photographiés au microscope électronique.
T4 est environ 1,8 fois plus long que la largeur d'une particule de VIH. Une particule de Mimivirus, d'environ 750 nanomètres de diamètre, mesure près de trois fois la longueur de T4.

Comment un phage infecte une bactérie

Un phage commence par se fixer à des molécules particulières présentes à la surface d'une bactérie. La plupart des phages ne peuvent infecter qu'une seule espèce de bactérie, voire une seule souche. La gaine de la queue de T4 se contracte alors et agit comme une aiguille hypodermique, injectant l'ADN du virus à travers la paroi cellulaire. La tête et le reste du phage restent à l'extérieur.

À l'intérieur, les gènes du phage prennent le contrôle de la cellule, qui se met à fabriquer les éléments de nouveaux phages. Ces nouveaux phages sont assemblés, puis la cellule éclate, les libérant pour infecter d'autres cellules. Une cellule infectée libère environ 100 à 300 phages comme T4.

Les phages comme médicaments

Comme chaque phage n'attaque que certaines bactéries, les médecins peuvent les utiliser pour traiter des infections bactériennes. C'est ce qu'on appelle la phagothérapie. Les phages ont été découverts au début du XXe siècle. La découverte ultérieure de la pénicilline et d'autres antibiotiques a conduit la plupart des pays à abandonner la phagothérapie, mais l'ex-Union soviétique et quelques pays d'Europe de l'Est ont continué à l'utiliser.

Les phages ont un avantage sur les antibiotiques : ils ne tuent que les bactéries qu'ils ciblent, alors que les antibiotiques tuent aussi des bactéries utiles présentes dans le corps. Un manuel de microbiologie de 2016 décrit l'intérêt pour la phagothérapie comme réémergent, à mesure que de plus en plus de bactéries résistent aux antibiotiques.

Sources

Bacteriophage T4 Head: Structure, Assembly, and Genome Packaging. Rao et al., Viruses, 2023.
Morphogenesis of the T4 tail and tail fibers. Leiman et al., Virology Journal, 2010.
Viruses. In Microbiology. OpenStax, 2016.
The Viral Life Cycle. In Microbiology. OpenStax, 2016.
How big is an E. coli cell and what is its mass?. In Cell Biology by the Numbers. Ron Milo and Rob Phillips, Garland Science.
How many virions result from a single viral infection?. In Cell Biology by the Numbers. Ron Milo and Rob Phillips, Garland Science.
How the optical microscope became a nanoscope. Royal Swedish Academy of Sciences, 2014.
Structural organization of authentic, mature HIV-1 virions and cores. Briggs et al., The EMBO Journal, 2003.
Structural Studies of the Giant Mimivirus. Xiao et al., PLoS Biology, 2009.
Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.

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