Les virus provenant des oiseaux et des animaux sont appelés virus zoonotiques. Lorsque ces virus sont transmis à l’homme par contact direct ou indirect avec des populations infectées, ils provoquent un débordement zoonotique. Environ 70 % des maladies infectieuses au cours des trois dernières décennies sont zoonotiques. Parce qu’aucun diagnostic immédiat ou traitement efficace n’est disponible pour le nouveau virus, les flambées, les épidémies et les pandémies sont susceptibles de se propager rapidement.
Sommaire
Fond
Ces virus comprennent la grippe A, Ebola et trois coronavirus. Les coronavirus (CoV) ont provoqué des épidémies potentiellement mortelles telles que le syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS)-CoV et le syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS)-CoV au cours des cinq dernières décennies. La pandémie actuelle de COVID-19 (maladie à coronavirus 2019) est l’un de ces virus zoonotiques qui a rapidement causé plus de 211 millions d’infections et plus de 4,43 millions de décès dans le monde depuis décembre 2019. Le virus du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), le virus étiologique agent de COVID-19, est une nouvelle souche de coronavirus transmise par les mammifères.
Les virus et les nanoparticules sont dans une gamme de taille comparable. Ce dernier ayant des propriétés attractives telles qu’une petite taille, un grand rapport surface/volume, une susceptibilité à la modification et une activité viricide intrinsèque. Par conséquent, les scientifiques fonctionnalisent des nanoparticules pour agir contre ces virus pathogènes dans une stratégie clinique. Dans une revue récente publiée dans la revue Pathogenèse microbienne, les chercheurs examinent les nouvelles solutions contre les virus zoonotiques fournies par la nanotechnologie.
Les nanomatériaux sont décrits comme des « matériaux contenant des nanoéléments structuraux qui améliorent considérablement ou provoquent des propriétés physiques, chimiques, biologiques, mécaniques et autres qualitativement nouvelles ». D’excellentes propriétés telles que le rapport surface/volume élevé, une conductivité thermique élevée et une transduction de signal plus rapide rendent les nanomatériaux utiles dans les applications cliniques et biomédicales. Par exemple, les nanomatériaux utilisés dans le diagnostic viral ont une sensibilité, une capacité de multiplexage et une rentabilité avancées.
Détection de virus
Un diagnostic rapide et fiable est crucial pour se défendre contre toute épidémie virale, en particulier dans le cas d’une souche très virulente. Les techniques conventionnelles de diagnostic moléculaire reposent sur l’amplification des acides nucléiques viraux. Cependant, ces méthodes sont des processus chronophages avec une spécificité et une précision moindres – la nanotechnologie peut remarquablement relever les défis. Immobilisant des ligands spécifiques à l’échelle nanométrique, la nanotechnologie est utilisée pour l’imagerie moléculaire et le profilage dans le diagnostic.
Les nanocapteurs, pour la biodétection rapide des protéines associées aux virus, sont des avancées en nanotechnologie qui sont largement utilisées. Les nano-capteurs sont des dispositifs à base de nanoparticules qui peuvent détecter des signaux à une échelle nanométrique comprenant trois composants principaux ; un transducteur de signal, un récepteur et un détecteur avec une sortie de surveillance. L’utilisation de ces nano-capteurs hautement sensibles avec d’autres instruments d’analyse augmente l’efficacité de la détection et aide également à gérer les systèmes de détection omniprésents de type point de service (POCT).
De nouveaux nanocapteurs à relaxation magnétique sont utilisés pour détecter rapidement les protéines associées à la grippe, les adénovirus et le virus Herpes simplex (HSV). Quelques exemples incluent : les dispositifs analytiques colorimétriques multiplex à base de papier utilisant des nanoparticules d’argent peuvent détecter le MERS-CoV, les nanoparticules d’or et la coloration des points quantiques pour le VPH (virus du papillome humain) et les chiroimmunocapteurs peuvent détecter le virus de la bronchite infectieuse.
En raison de la miniaturisation, seuls des volumes d’échantillons plus petits sont nécessaires, avec des résultats produits en un temps de réaction rapide. Souvent, la préparation des échantillons n’est pas nécessaire – ce qui donne des résultats élevés lorsque la nanotechnologie est associée aux tests de diagnostic conventionnels, tels que des nanoparticules recouvertes d’ADN plus sensibles que l’ELISA.
La détection sensible du SRAS-CoV-2 en extrayant l’ARN viral est améliorée par l’utilisation de poly (amino ester) avec des nanoparticules magnétiques recouvertes de groupes carboxyle (PC) (pcMNP) dans les réactions RT-PCR. L’analyse prend 20 manuellement ou par criblage à haut débit automobile. Cette approche simple avec une bonne efficacité diminue le temps d’exécution ainsi que la manipulation humaine de la machine. De même, des particules de silice d’oxyde de fer (Fe3O4-silice) sont utilisées pour isoler l’acide nucléique de l’échantillon viral ZIKA avec une meilleure efficacité et de meilleurs avantages.
À l’aide d’Oxford Nano-pore MinION, une technologie de séquençage à nanopores (une chambre à nanopores d’un diamètre nanométrique utilisée pour reconnaître une molécule d’ADN), les scientifiques ont démontré la détection métagénomique du virus chikungunya (CHIKV), du virus Ebola (EBOV) et de l’hépatite C virus.
Protection contre les virus
La détection et le diagnostic rapides sont une étape clé pour protéger l’individu et la communauté contre les infections pathogènes. Ceci est permis par de nombreuses actions : identification précoce du micro-organisme, nanoporteurs qui activent la réponse immunitaire, vaccins basés sur les nanotechnologies, utilisation de nanomatériaux anti-viraux, etc.
Par exemple, la protéine S à adjuvant de nanoparticules d’or induirait une forte réponse IgG spécifique à l’antigène contre le SRAS-CoV-2. La nanoparticule d’or sert à la fois de support et d’adjuvant pour l’immunisation. Beaucoup de ces vaccins à base de nanoparticules sont à différents stades de développement, en fonction de leurs propriétés immunogènes.
Dans la gestion du COVID-19, la nanotechnologie contribue à de multiples mesures, en plus de synthétiser des nano-médicaments et des capteurs rapides et robustes. Des filtres ultrafins pour masques et purification de l’air utilisant la nanotechnologie protègent du SRAS-CoV-2 pendant la routine quotidienne de la pandémie en cours. L’oxyde de graphène chargé négativement (GO) et l’oxyde de graphène réduit (rGO) peuvent être utilisés dans les kits d’EPI car ils perturbent efficacement la membrane lipidique des coronavirus chargés positivement.
Le revêtement des surfaces avec des nanomatériaux de titane, de bismuth ou d’argent inhibe l’attachement des microbes à ces surfaces.
Médicaments pour les infections virales
Les nanomatériaux sont utilisés comme vecteurs de médicaments, avec des résultats exceptionnels en raison de leur profil pharmacocinétique amélioré, d’un temps de rétention du médicament plus élevé, d’une biocompatibilité et d’effets secondaires moindres lors de l’administration du médicament.
Jusqu’à présent, il n’y a pas de traitement spécifique pour l’infection à coronavirus humain. Alors que les agents antiviraux sont réutilisés pour trouver des solutions thérapeutiques, les applications de la nanotechnologie offrent «un nouveau domaine prometteur pour les agents multifonctionnels dotés de propriétés programmables qui peuvent révolutionner les stratégies de traitement des infections virales», ainsi que les vaccins à base de nano.
Les points de carbone cationiques conjugués à la curcumine inhibent la prolifération des coronavirus. Les nanoclusters de sulfure d’argent coiffés de glutathion inhibent également le PEDV (virus de la diarrhée épidémique porcine) et les coronavirus. Une nanoparticule biomimétique, telle qu’une vésicule extracellulaire dérivée de plaquettes nanométriques, cible spécifiquement les cellules inflammatoires avec des médicaments anti-inflammatoires. Les nanoparticules de type virus (VLP) (servent de support de médicament pour les thérapies nanométriques) et la thérapie par ARNm sont d’autres approches nanothérapeutiques avancées.
La revue présente une liste des propriétés de différents nanomatériaux pour le traitement et la détection des infections virales zoonotiques.
Conclusion
La menace d’une autre pandémie est imminente, mais la capacité de contrôler une crise, d’innover et de développer des technologies modernes, en particulier l’exploration d’un domaine comme la nanotechnologie, peut être utile pour une meilleure gestion des futures épidémies, concluent les chercheurs.
