L’analyse morphologique des virus permet le diagnostic de nombreux types de maladies virales et peut aider à comparer de nouvelles espèces virales avec des virus connus auparavant. Malgré la crise mondiale de santé publique causée par la pandémie de coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2), la morphologie et l’ultrastructure du virus ne sont pas complètement comprises.
Étudier: Reconstruction tridimensionnelle par tomographie électronique pour l’application à l’analyse ultrastructurale des particules SARS-CoV-2. Crédit d’image : Creative_Bird/Shutterstock
Alors que ce virus mortel continue de se propager dans le monde et affecte des millions de vies, il est impératif d’améliorer la compréhension fondamentale de la morphologie et de l’ultrastructure du SRAS-CoV-2.
La microscopie électronique (EM), en particulier la microscopie électronique à transmission (MET), est un outil puissant dans le domaine de la biologie moléculaire. Les pathologistes utilisent la MET pour enquêter sur les tissus des patients atteints de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) car elle permet la visualisation du SRAS-CoV-2, aidant ainsi sa détection rapide dans les échantillons prélevés sur ces patients. Cependant, les « particules ressemblant à des virus » trouvées dans plusieurs organes de patients atteints de COVID-19 sont restées non identifiées, car la plupart des pathologistes ne connaissent pas les moyens d’analyser les particules virales et les structures subcellulaires. L’utilisation de ces techniques pourrait améliorer considérablement les informations sur la structure et la fonction virale.
Chercheurs d’un ouvrage publié dans la revue Morphologie moléculaire médicale analysé la structure morphologique tridimensionnelle (3D) des particules du SRAS-CoV-2 à l’aide de la microscopie électronique à transmission (MET) conventionnelle et reconstruit les images par tomographie électronique (ET). Par la suite, ils ont obtenu de nouvelles informations sur l’ultrastructure et la morphologie virales.
Étudier le design
Les chercheurs ont propagé l’isolat JPN/TY/WK-521 du SARS-CoV-2 dans des cultures cellulaires Vero E6/TMPRSS2. Les cellules infectées par le SRAS-CoV-2 ont été sédimentées à partir de ces cultures cellulaires et fixées. Ils ont utilisé des sections ultrafines de 100 nm contenant des particules de SARS-CoV-2 pour une analyse par MET conventionnel avec ET. L’utilisation de l’ET pour étudier la morphologie 3D des virus permet d’observer in situ le comportement des virions dans les tissus biologiques cibles ou les cellules infectées.
Résultats morphologiques
Dans les images 3D obtenues par MET et les images ET séquentielles en tranches, des particules virales de diamètres compris entre 100 et 120 nm étaient visibles et présentaient des noyaux à haute densité électronique dans ces images. Ces particules ont été étiquetées virions SARS-CoV-2 car elles n’ont été trouvées que dans les cellules Vero E6/TMPRSS2 infectées et non dans les cellules non infectées. Ces virions ont été observés dans les vacuoles (grandes vésicules circulaires) et à la surface des membranes cellulaires et tous semblaient avoir des structures morphologiques identiques. De plus, les images ont montré le bourgeonnement de la nucléocapside dans les membranes des vacuoles contenant des protéines structurelles, qui ont formé des particules virales circulaires.
Les résultats montrent que la morphologie des particules du SRAS-CoV-2 dans les vacuoles des cellules infectées est la même que celle des particules virales à la surface cellulaire, et toutes deux sont des particules virales matures. Le bourgeonnement ne se produit qu’à l’intérieur des vacuoles, pas à la surface cellulaire, et des particules virales immatures étaient présentes dans les vacuoles, pas à l’extérieur de la membrane cellulaire.
Pris ensemble, ces résultats aident à comprendre la propagation de cellule à cellule du SARS-CoV-2 à l’intérieur de l’hôte. Cela commence par la fusion des vacuoles contenant des virions du SRAS-CoV-2 avec la membrane cellulaire de la cellule hôte infectée, qui est suivie par la libération de particules virales matures à l’extérieur de la cellule pour infecter d’autres cellules.
Conclusion
Pour conclure, les résultats de l’étude fournissent de nouvelles informations sur la propagation et la transmission de cellule à cellule du SRAS-CoV-2. Ces découvertes pourraient aider à développer des agents prophylactiques contre le SRAS-CoV-2 qui inhiberaient la libération virale des vacuoles pour contrôler l’infection.
Les chercheurs présentent une méthode ET détaillée qui aiderait spécifiquement les chercheurs à comprendre le cycle d’infection de bout en bout du SARS-CoV-2 et le mécanisme d’adhésion et d’infection des virions du SARS-CoV-2. Il établit également que parmi tous in situ techniques, MET et ET sont les meilleures méthodes pour visualiser les virions trouvés dans les tissus des patients infectés par le virus. Une telle visualisation pourrait démontrer comment le SRAS-CoV-2 se réplique en dehors des voies respiratoires.
De plus, les preuves présentées par l’étude sous la forme d’images morphologiques 3D corroborent les résultats antérieurs montrant que les particules de SARS-CoV-2 bourgeonnant à l’intérieur des vacuoles des cellules hôtes sont morphologiquement identiques à celles situées à l’extérieur des cellules. Comme ces deux particules sont des particules virales matures, elles sont capables d’infecter d’autres cellules.
Cette étude est un rapport unique en son genre sur l’applicabilité des images 3D reconstruites générées par ET de la structure morphologique des particules du SRAS-CoV-2 à des spécimens incrustés de plastique. Ces nouvelles informations donnent des informations précieuses sur la structure virale et la structure à haute densité électronique de la nucléocapside dans les virions. Cela pourrait aider à réexaminer les morphologies des échantillons viraux collectés lors de prélèvements pathologiques à l’avenir.
