La réplication des adénovirus potentiellement nocifs peut être considérablement réduite dans les cellules humaines en culture cellulaire en utilisant le système dit CRISPR-Cas9 (« ciseaux à gènes »). Cette méthode, qui est utilisée dans le monde entier dans la science et la recherche, offre donc également un potentiel pour de futures thérapies innovantes pour le traitement des maladies virales. Cette découverte est basée sur une étude de l’IMC Krems – Université des sciences appliquées (IMC Krems) – en Autriche, qui a maintenant été publiée dans la revue renommée « Molecular Therapy Nucleic Acids ». L’étude a été financée par le Fonds scientifique autrichien FWF.
Aller à la racine des maladies virales reste un défi majeur. Bien qu’il existe des médicaments isolés qui empêchent la réplication du virus dans les cellules humaines, ceux-ci restent une exception majeure. Dans ce contexte, les membres du groupe de recherche dirigé par le professeur Reinhard Klein du département des sciences de la vie de l’IMC Krems ont maintenant étudié le potentiel des technologies moléculaires pour inhiber les infections virales. Le groupe de recherche a utilisé une méthode scientifiquement établie (CRISPR-Cas9) pour la modification ciblée de l’ADN afin de réduire considérablement la réplication des adénovirus dans les lignées cellulaires humaines en culture cellulaire.
Cible : ADN viral
Cette méthode récompensée par le prix Nobel permet de modifier de manière hautement contrôlée des segments d’ADN dans des cellules de mammifères. « Notre réflexion maintenant », explique le Pr Klein, « était d’explorer le potentiel de cette technique pour lutter contre les infections virales, telles que les infections à adénovirus, qui provoquent fréquemment des maladies des voies respiratoires, du tube digestif et des yeux. » Le but ici : détruire une région d’ADN d’adénovirus dans des lignées cellulaires humaines infectées de telle manière que les virus ne puissent plus se reproduire.
Une approche qui a été étonnamment réussie, comme l’explique le Pr Klein : « En fait, nous avons réussi à réduire la quantité de particules virales infectieuses dans les lignées cellulaires humaines jusqu’à trois ordres de grandeur sous certaines conditions. Un résultat qui confirme clairement l’efficacité de la méthode et démontre en outre que cette technologie est également suffisamment puissante pour s’attaquer au grand nombre de virus produits dans les cellules infectées au cours de certaines infections virales.
La combinaison de plusieurs mesures a été déterminante pour ce succès. Le premier était la sélection de la séquence d’ADN viral à cibler par le système CRISPR-Cas9. Ici, l’équipe du professeur Klein a choisi la région E1A du virus, qui revêt une importance particulière au tout début du cycle de réplication virale.
En étouffant virtuellement la réplication virale dans le bourgeon, nous avons réussi à maintenir la quantité d’ADN viral dans les cellules suffisamment basse pour que le système CRISPR-Cas9 fonctionne efficacement. »
Prof. Reinhard Klein, Département des sciences de la vie, IMC Krems
En fait, au début de l’étude, la quantité potentielle d’ADN viral dans les cellules inquiétait l’équipe. Après tout, si les virus se multipliaient rapidement, cela pourrait devenir si important que le système CRISPR-Cas9 atteindrait tout simplement la limite de ses capacités. Mais l’inactivation de E1A, qui est responsable de l’énorme augmentation de la quantité d’ADN viral dans les cellules infectées, a précisément empêché cela.
Le succès par la combinaison
Une deuxième mesure qui a contribué à la forte inhibition de la réplication virale a été l’utilisation de combinaisons d’ARN dits guides – des brins d’acide nucléique qui permettent le ciblage de la séquence cible d’ADN. Cela a entraîné un silence plus efficace du gène E1A de l’adénovirus et a ainsi augmenté la probabilité que le virus ne puisse pas se répliquer
L’inhibition de la réplication virale a été encore renforcée par une combinaison avec le cidofovir, un médicament inhibiteur de la synthèse de l’ADN, même lorsqu’il est appliqué à petites doses. L’effet d’amplification se produit parce que la réplication de l’ADN viral est inhibée à deux niveaux différents : premièrement, la quantité de produit E1A fonctionnel est diminuée par CRISPR-Cas9 dans la cellule tandis que, dans une deuxième étape, la réplication de l’ADN viral restant qui se déroule encore est inhibée par le cidofovir.
Les résultats de l’étude de renommée internationale menée à IMC Krems soulignent la puissance très générale de CRISPR-Cas9 et la possibilité d’utiliser également la technologie pour inactiver les virus. Une application principale, future, contre les maladies virales est ainsi devenue théoriquement envisageable. Cependant, si cette technologie doit effectivement être utilisée pour le traitement des maladies virales à l’avenir, de nombreuses autres questions doivent d’abord être clarifiées et les obstacles techniques supprimés, comme le souligne le professeur Klein. Une application est donc encore loin pour le moment, mais la possibilité théorique a été démontrée.
