Des chercheurs de l’Université de Lund, en collaboration avec des collègues du NIST Synchrotron Facility aux États-Unis, ont cartographié au niveau atomique ce qui se passe dans une particule virale lorsque la température augmente.
« Lorsque la température augmente, le matériel génétique du virus change de forme et de densité, devenant plus fluide, ce qui conduit à son injection rapide dans la cellule », explique Alex Evilevitch, chercheur à l’Université de Lund qui a dirigé l’étude.
Les virus n’ont pas leur propre métabolisme ni la capacité de se répliquer de manière indépendante ; ils dépendent entièrement d’une cellule hôte pour se multiplier. Au lieu de cela, le virus détourne la machinerie interne de la cellule infectée pour produire de nouvelles particules virales, qui sont ensuite libérées et se propagent pour infecter d’autres cellules.
Dans la plupart des cas, le matériel génétique du virus, l’ADN, est enfermé dans une enveloppe protéique protectrice appelée capside. Un groupe de recherche de l’Université de Lund s’efforce de comprendre le processus par lequel le virus éjecte son matériel génétique de la capside vers les cellules, ainsi que les causes de la libération de l’ADN du virus. Tout a commencé avec une étude publiée en 2014, dans laquelle les chercheurs de l’Université de Lund ont observé qu’il semble y avoir un changement soudain dans le matériel génétique du virus lorsqu’il est exposé à la température d’infection, autour de 37 degrés.
Plus on augmentait la température, plus l’ADN du virus devenait rigide. Et puis soudain, à la température de l’infection, quelque chose s’est produit. C’était comme s’il n’y avait plus d’ADN dans la particule virale – la rigidité avait disparu. »
Alex Evilevitch, professeur de biologie cellulaire à l’Université de Lund
Le changement de température ambiante peut-il affecter la propagation de l’ADN du virus ? L’étude a suscité une attention considérable dans la communauté des chercheurs, mais détailler ce qui se passe a été un défi et a pris beaucoup de temps. À titre de modèle expérimental, les chercheurs ont examiné ce qui se produit lorsque l’on expose des virus phages – des virus qui attaquent les bactéries – à des augmentations de température.
« Observer l’apparence de l’ADN dans une particule virale n’est pas quelque chose qui peut être fait en un clin d’œil. Leur matériel génétique est délicat, difficile à imager, et de plus, les virus phagiques sont très petits – environ dix fois plus petits qu’une cellule bactérienne. Cependant , avec l’aide du centre de recherche synchrotron NIST dans le Maryland, aux États-Unis, et grâce à une subvention spéciale du Conseil suédois de la recherche, nous avons finalement pu utiliser la lumière neutronique pour imager la structure de l’ADN du virus du phage et sa densité à l’intérieur de la capside et voyez comment ceux-ci changent à différentes températures », a expliqué Alex Evilevitch.
Dans l’étude actuelle, maintenant publiée dans PNAS, ils démontrent que la température ambiante joue un rôle crucial lorsque la capside s’ouvre et que « l’ADN éclate » et pénètre dans la cellule. La cellule est infectée, de sorte que les particules virales du phage peuvent se diviser et se propager aux cellules bactériennes adjacentes.
« Nous avons également observé que la modification de la structure de l’ADN est directement liée à l’efficacité du virus à infecter la cellule hôte », a commenté Alex Evilevitch.
L’intérêt des chercheurs à mieux comprendre le fonctionnement de la capside et de l’ADN du virus est en partie de comprendre comment l’ADN et l’ARN peuvent être emballés dans des volumes incroyablement petits et comment ils peuvent être injectés si rapidement dans la cellule pendant l’infection.
« Cela nous permet de mieux comprendre la rapidité avec laquelle l’ADN peut sortir du virus et pénétrer dans la cellule et peut être pertinent pour savoir comment activer et désactiver un virus – le principe fondamental pour développer de nouveaux agents antiviraux. Cela peut également avoir une importance pour comment les acides nucléiques sont conditionnés à des fins de thérapie génique », a déclaré Alex Evilevitch.
L’étude peut-elle être interprétée comme une température corporelle plus élevée augmentant le risque de propagation de l’infection ?
« Les résultats vont dans ce sens. La structure du matériel génétique du virus et ses propriétés mécaniques changent déjà lorsque la température corporelle atteint 37 degrés. Nous constatons également qu’une augmentation de la température affecte la vitesse de propagation du virus. Cependant, nous avons jusqu’à présent démontré cela uniquement dans la culture cellulaire de notre laboratoire, et de futures études sont nécessaires, en tenant compte d’autres facteurs qui affectent l’évolution de l’infection, tels que la réponse immunitaire.
