Une dose d'adénovirus frappe la plupart des gens comme un rhume – une toux, une fièvre, peut-être un mal de gorge. Mais pour quelques malheureux, le bug habituellement bénin pirate le système de communication électrique cellulaire du cœur et s'avère parfois fatal.
Rachel Padget, doctorante au laboratoire de James Smyth, professeur adjoint au Fralin Biomedical Research Institute du VTC, cherche à savoir comment l'adénovirus devient mortel dans ces rares cas. Ses recherches pourraient également mener à l'identification de traitements pour réduire la mort cardiaque subite.
Étudiante au programme d'études supérieures en biologie translationnelle, médecine et santé de Virginia Tech, Padget a reçu 101 687 $ dans le cadre du programme Ruth L. Kirschstein Predoctoral Individual National Research Service Award des National Institutes of Health pour développer une nouvelle façon d'étudier comment le virus affecte la fonction cardiaque.
Les virus évoluent avec nous et sont fondamentalement les meilleurs biologistes cellulaires que nous connaissons. Tout ce que nous apprenons de la façon dont le virus manipule la façon dont les cellules communiquent pourrait apporter de nouvelles informations potentiellement importantes sur la façon de relever ce défi. «
James Smyth, mentor de Padget et chercheur au Centre de recherche sur la médecine cardiaque et réparatrice du Fralin Biomedical Research Institute
Smyth et les recherches antérieures de son équipe ont révélé que l'adénovirus attaque une protéine appelée connexine 43, qui forme des canaux de communication entre les cellules appelées jonctions lacunaires.
« Ce que nous apprenons de la régulation virale de la connexine pourrait s'appliquer à toutes les formes de maladies cardiaques et peut-être de cancer. Cela pourrait avoir un potentiel pour informer le développement futur de la thérapeutique », a déclaré Smyth.
Les chercheurs du laboratoire Smyth se concentrent sur la façon dont une classe particulière de maladies cardiaques, également appelées cardiomyopathies, se manifeste au niveau subcellulaire. Dans un petit nombre de cas, l'adénovirus léger peut entraîner une mort cardiaque subite.
Les maladies cardiovasculaires sont la principale cause de décès aux États-Unis, selon les Centers for Disease Control and Prevention. L'European Heart Journal a rapporté que jusqu'à 42 pour cent des morts cardiaques soudaines chez les jeunes adultes sont causées par une myocardite – une inflammation du muscle cardiaque – et l'adénovirus est un des principaux agents contribuant à la myocardite virale.
Les chercheurs s'attaquent au problème en développant un modèle de souris unique en son genre, présentant de nombreuses similitudes avec le cœur humain, pour observer ce qui se passe lorsque le cœur est infecté.
« Rachel a utilisé une souche d'adénovirus de souris que nous avons trouvé va au cœur », a déclaré Smyth, qui est également professeur adjoint de sciences biologiques au Virginia Tech College of Science et de l'enseignement des sciences de base à la Virginia Tech Carilion School of Medicine. . « La subvention vise à développer ce modèle pour faciliter la compréhension de la façon dont cette infection virale peut perturber le rythme électrique du cœur. »
L'apparition d'une arythmie cardiaque peut parfois provoquer l'arrêt du cœur.
« En période de stress, vos cellules sont capables de changer la façon dont elles fabriquent des protéines, et elles sont capables de prioriser la fabrication de protéines de survie ou de protéines de réponse immunitaire », a déclaré Padget.
L'adénovirus empêche les cellules de déclencher cette réponse.
Ces effets du virus sont presque impossibles à détecter pendant sa phase aiguë. Si l'infection atteint le stade chronique, les effets sont plus apparents – une hypertrophie cardiaque ou des lésions visibles. Mais il n'y a pas d'outils de diagnostic pour la phase aiguë à l'exception d'une biopsie hautement invasive pour collecter une petite quantité de tissu cardiaque.
Un autre étudiant diplômé de Smyth, Patrick Calhoun, a remporté une bourse de l'American Heart Association en 2018 pour étudier les effets des adénovirus sur les cellules cardiaques humaines en culture.
Maintenant, avec le modèle de souris, les chercheurs peuvent mieux étudier le système électrique qui fait battre le cœur et en apprendre davantage sur les effets qu'un virus peut avoir sur ce système dans le cœur.
« Ce que Rachel regarde vraiment, c'est l'infection active du cœur avant une réponse immunitaire », a déclaré Smyth, « et donc, ce que le virus fait au cœur, et elle a découvert que pendant ce stade très précoce, le cœur peut être dangereusement sensible aux arythmies. «
Padget, qui a rejoint le laboratoire de Smith en 2017, peut avoir été prédisposé avec un appel à faire des recherches cardiaques. Elle est née avec une malformation cardiaque. Il a guéri de lui-même, mais a été un sujet de conversation avec sa famille lorsqu'elle a grandi à Odessa, dans le Missouri.
Elle a obtenu un baccalauréat en biochimie de l'Université de Central Missouri et a étudié le développement vasculaire dans le contexte des malformations cardiaques pour sa maîtrise à Missouri State University.
Le travail de Padget pourrait fournir une compréhension fondamentale des processus qui pourraient contribuer aux futures thérapies pour prévenir la mort cardiaque subite, notamment en s'attaquant à ce détournement viral de la réponse immunitaire des cellules.
Padget est le troisième étudiant diplômé du laboratoire de Smyth à décrocher une importante subvention de recherche, rejoignant Calhoun et Carissa James, qui ont également remporté une bourse Kirschstein en 2018.
« Ce sont des compétitions nationales. Les subventions reconnaissent le stagiaire, l'environnement de formation et le mentor », a déclaré Smyth. « C'est une chose énorme pour l'Institut de recherche biomédicale Fralin que nous réussissions si bien à obtenir ces prix. »
