La lysogénie désigne un processus par lequel un virus qui infecte spécifiquement une bactérie, un bactériophage (qui signifie « dévoreur de bactéries »), parvient à fabriquer des copies de son matériel génétique d’acide désoxyribonucléique (ADN ) en intégrant l’ADN viral dans l’ADN de la bactérie hôte . L’ADN viral inséré est ensuite répliqué avec l’ADN de l’hôte.
La nature de la lysogénie est restée en suspens pendant de nombreuses années après la découverte du bactériophage par Félix d’Hérelle en 1915. L’apparition soudaine de virus dans des cultures de bactéries a d’abord été considérée comme le résultat d’une contamination virale . L’acceptation de la lysogénie comme un phénomène réel est survenue presque 40 ans plus tard.
Dans la lysogénie, aucune nouvelle particule virale n’est fabriquée. Au lieu de cela, le virus reste essentiellement dormant, tout en veillant à ce que son matériel génétique continue à être fabriqué. Un stress subi par la bactérie, comme l’exposition de la bactérie aux rayons ultraviolets, déclenche la séparation de l’ADN viral de l’ADN bactérien. De nouvelles particules virales se forment alors dans ce que l’on appelle le cycle lytique. Les deux processus de lysogénie et de lyse sont sous un système de contrôle expliqué pour la première fois par le biologiste français André Lwoff au début des années 1950.
La lysogénie est bénéfique pour le virus, permettant au matériel génétique de persister en l’absence de fabrication de virus. La lysogénie peut également être bénéfique pour la bactérie hôte. Le principal avantage pour les bactéries se produit lorsque l’ADN viral intégré contient un gène qui code pour une toxine. La possession de la toxine peut être avantageuse pour les bactéries qui établissent une infection dans le cadre de leur stratégie de réplication. Par exemple, les toxines codées par les gènes de bactériophages sont la principale cause des symptômes associés aux maladies bactériennes du tétanos, de la diphtérie et du choléra.
Le processus de lysogénie a été étudié de manière plus intensive dans un bactériophage qui est désigné comme lambda. Dans le bactériophage lambda, l’établissement de la lysogénie dépend de la présence de trois protéines virales. Celles-ci sont appelées cI (« c-one »), cII et cIII. La protéine cI est fabriquée en premier, à l’aide de molécules hôtes qui interprètent les informations relatives à la protéine contenue dans l’ADN viral, après l’entrée de l’ADN viral dans la bactérie hôte. À ce stade, l’ADN viral n’est pas intégré au génome de l’hôte, mais existe en tant que cercle indépendant. CI est une protéine dite répresseur qui opère pour occuper des séquences du génome viral qui seraient autrement utilisées pour fabriquer les diverses protéines virales nécessaires à l’assemblage des nouvelles particules virales. En occupant ces sites, cI empêche la production des protéines virales.
A peu près au même moment, l’ADN viral s’intègre à l’ADN de l’hôte et les protéines cII et cIII sont fabriquées. Ces dernières protéines aident la cI dans sa tâche de blocage de la synthèse des composants viraux. En conséquence, les protéines cI, cII et cIII ont pour fonction de maintenir l’état lysogène. La protéine cII a pour fonction de rendre plus efficace la fabrication de la cI par la machinerie de transcription de l’hôte. La protéine cIII aide à protéger la protéine cII de la dégradation par les enzymes de l’hôte.
Une fois la lysogénie établie, la fabrication continue de la protéine cI maintiendra l’état intégré de l’ADN viral.
La protéine cI maintient sa propre transcription. La liaison de la cI à une certaine portion d’ADN favorise la reconnaissance et l’utilisation du gène de la cI pour fabriquer la protéine cI. C’est ce qu’on appelle le contrôle positif. De même, la protéine exerce un contrôle négatif sur une autre protéine (appelée « cro »). Dans le contrôle négatif, la liaison de cI à une région de l’ADN empêche le gène de cro d’être reconnu et utilisé pour fabriquer la protéine cro.
La « décision » de maintenir la lysogénie ou de commencer le cycle par lequel de nouvelles particules virales sont fabriquées et la bactérie libère de manière explosive les nouvelles particules est essentiellement une compétition entre les protéines cI et cro. Cette compétition est centrée sur la liaison des protéines à une portion d’ADN appelée opérateur OR. Cette portion d’ADN comporte trois sites que les protéines peuvent occuper. Selon les sites occupés par les protéines, la fabrication des protéines cI ou cro est favorisée. Si plus de cI est fabriquée, la lysogénie continue. Si la protéine cro est fabriquée, le processus d’assemblage viral (c’est-à-dire le cycle lytique) commence. Le cycle lytique peut être déclenché par des événements qui endommagent la bactérie hôte, notamment l’exposition à des facteurs de stress environnementaux (par exemple, l’exposition aux rayons ultraviolets).
Voir aussi Bactériophage et typage de bactériophage ; Operon ; Génétique virale ; Réplication du virus
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