Lorsqu'Isabelle Holdaway a développé une grave infection bactérienne après une transplantation pulmonaire, elle n'avait que peu d'options de traitement. L'infection s'est propagée dans tout son corps et était résistante aux antibiotiques. Cependant, elle a fait un rétablissement incroyable grâce à des virus génétiquement modifiés qui ont tué la bactérie.
L'histoire d'Isabelle Holdaway
Isabelle Holdaway avait 15 ans lorsqu'elle a subi une transplantation pulmonaire à cause de la mucoviscidose. Étant donné que la transplantation d'organes oblige les patients à prendre des médicaments qui suppriment leur système immunitaire, Holdaway était sensible aux infections. Les médecins pensent qu'elle avait déjà le Mycobactérie abscessus bactéries dans son système, car c'est courant chez les patients atteints de mucoviscidose.
Les médicaments immunosuppresseurs ont permis aux bactéries de se développer de manière incontrôlable dans son corps. Elle a développé une grave infection dans la poitrine, le foie, le torse et d'autres parties du corps. L'infection étant résistante aux antibiotiques, les médecins du Great Ormond Street Hospital au Royaume-Uni l'ont renvoyée chez elle pour des soins palliatifs avec peu d'espoir de guérison.
La mère de Holdaway a recherché des options de traitement en ligne et a découvert phagothérapie. Les phages sont des virus qui peuvent tuer les bactéries, et les chercheurs les expérimentent depuis de nombreuses années. Holdaway a reçu un traitement phagique expérimental qui lui a sauvé la vie.
Comment les phages tuent les bactéries
Les bactériophages ou phages sont des virus qui peuvent tuer les bactéries. Bien qu'ils aient des formes et des tailles différentes, les phages ont tendance à avoir de l'ADN ou de l'ARN. Découverts dans les années 1900, les phages aidaient à traiter les infections bactériennes telles que le choléra. Cependant, la découverte de la pénicilline en 1928 a détourné l'attention des phages à mesure que les antibiotiques devenaient populaires.
Puisque les phages sont des virus, ils ne peuvent pas se reproduire sans infecter un hôte. Les bactériophages ont tendance à suivre deux processus généraux pour infecter les bactéries: le cycle lytique et le cycle lysogène. Dans le cycle lytique, les phages infectent les bactéries, prennent le contrôle des cellules et les utilisent pour fabriquer plus de phages jusqu'à ce que les cellules se lysent ou éclatent.
Dans le cycle lysogène, les phages infectent les bactéries, insèrent leur ADN dans l'information génétique de la bactérie et les cellules incluent l'ADN pendant la division cellulaire. Ce morceau d'ADN phagique s'appelle le prophage. Il peut devenir actif et fabriquer des phages, ce qui déclencherait le cycle lytique.
Cependant, il est important de noter que les phages sont très spécifiques. Cela signifie que chaque type infecte un type différent de bactéries. Un seul phage ne peut fonctionner que sur une espèce de bactérie et pas sur d'autres.
Les phages qui ont sauvé un adolescent
Après que la mère de Holdaway eut pris connaissance de la phagothérapie, les médecins de l'hôpital Great Ormond Street lié avec Rebekah Dedrick et Graham Hatfull à l'Université de Pittsburgh qui possédaient une collection de phage. Le programme SEA-PHAGES (Science Education Alliance Phage Hunters Advancing Genomics and Evolutionary Science), qui est un cours de recherche de premier cycle, a aidé à constituer la collection. De nombreux phages ont été découverts en creusant simplement dans le sol.
Les chercheurs de l'Université de Pittsburgh avaient les phages pour l'expérimentation, mais ils ne savaient pas lesquels tueraient réellement le Mycobactérie abscessus bactéries qui ont infecté Holdaway. Ils ont passé des semaines à cultiver des bactéries et à les traiter avec différents phages. En 2018, un bactériophage qu'ils ont appelé Muddy a tué des bactéries dans une boîte de Pétri.
Bien que Muddy soit une découverte importante, les chercheurs savaient que les bactéries pouvaient également devenir résistantes aux phages. Ils voulaient trouver plusieurs phages capables d'utiliser le cycle lytique pour traiter l'infection de l'adolescent. Des mois plus tard, ils ont découvert que les phages ZoeJ et BP pourraient également affecter la bactérie. L'équipe a dû modifier génétiquement ZoeJ et les BP pour les rendre lytiques au lieu de lysogènes. Ils ont créé un cocktail médicamenteux de ces trois phages pour Holdaway.
Traitement des phages
Les chercheurs de l'Université de Pittsburgh ont expédié leur cocktail de phages au Great Ormond Street Hospital de Londres. À ce stade, l'infection de Holdaway avait continué de se propager et elle avait 1% de chances de survie. Les médecins de l'hôpital lui ont administré une intraveineuse de phages et en ont utilisé dans un baume qu'ils ont appliqué sur sa peau.
Holdaway a pu quitter l'hôpital après neuf jours. Les blessures sur son poignet ont disparu, sa peau s'est améliorée et son foie s'est amélioré. Elle continue de recevoir une phagothérapie aujourd'hui. Les médecins ont noté qu'elle avait "presque pas d'effets secondaires" des phages. Cependant, les chercheurs hésitent à l'appeler un remède complet pour le moment.
Bien que d'autres aient été traités par phagothérapie dans le passé, ce qui rend le cas de Holdaway unique, c'est l'utilisation de bactériophages génétiquement modifiés. Les chercheurs ont supprimé un gène dans les phages et n'en ont ajouté aucun nouveau.
L'avenir de la phagothérapie
Les scientifiques veulent voir de grandes études cliniques avant de soutenir la phagothérapie comme traitement efficace contre les infections bactériennes. Des cas anecdotiques comme celui de Holdaway donnent de l'espoir, mais ne suffisent pas pour que les phages soient vendus de sitôt dans votre pharmacie locale.
Les chercheurs avertissent également que la phagothérapie est très spécifique. Les phages qui ont tué l'infection dans le corps de Holdaway n'ont pas fonctionné pour un patient avec une souche différente de la bactérie. Malgré l'intérêt, les bibliothèques de phages sont encore relativement petites par rapport à celles qui existent pour les bactéries. Pour qu'ils deviennent un traitement accepté, beaucoup plus de recherches devront être menées.
Phages vs. Antibiotiques
Une chose qui donne de l'espoir aux chercheurs sur les phages est l'intérêt croissant pour leur domaine en raison de l'intensification résistance aux antibiotiques autour du monde. Les infections qui étaient auparavant traitées avec un seul antibiotique deviennent maintenant résistantes à plusieurs médicaments. Cependant, les phages ne sont pas faciles à utiliser comme traitement et présentent de multiples défis. Par exemple, il faut du temps pour isoler et trouver le bon phage qui peut tuer chaque type de bactérie.
Il y a des avantages à utiliser des phages au lieu d'antibiotiques traditionnels. Les phages n'attaquent pas les cellules d'un humain et sont très spécifiques des bactéries. Ils ne perturberaient pas le microbiome intestinal et ne causeraient pas de problèmes digestifs comme les antibiotiques typiques. Les phages agissent également sur les bactéries résistantes aux antibiotiques, et il est plus difficile pour les bactéries de développer une résistance aux phages car leurs cellules sont détruites. La phagothérapie est très prometteuse en tant que traitement personnalisé à l'avenir.