Les infections virales transmises par les moustiques, autrefois limitées aux régions tropicales, se propagent. Selon les estimations de l’Organisation mondiale de la santé, le virus de la dengue infecte jusqu’à 400 millions de personnes dans le monde chaque année, et il n’existe aucun traitement contre cette maladie. Aujourd’hui, des recherches menées par le Stowers Institute for Medical Research ont mis au jour des stratégies surprenantes pour expliquer la réplication de la dengue et de centaines d’autres virus chez leurs hôtes, ce qui pourrait contribuer au développement de nouveaux traitements et vaccins antiviraux.
Dirigée par Luciana Castellano, chercheuse prédoctorale de Stowers, dans le laboratoire du chercheur associé Ariel Bazzini, Ph.D., l'étude, publiée dans Biologie des systèmes moléculaires Le 22 juillet 2024, des chercheurs ont révélé que le génome du virus de la dengue utilise des codons moins efficaces, ou « vocabulaire », pour fabriquer ses propres protéines en utilisant la machinerie de l'hôte pour se répliquer et se propager. Un codon est une séquence de trois nucléotides, ou « mots » dans le code génétique, qui aident à fabriquer des protéines. Les chercheurs ont découvert que des centaines d'autres virus utilisent également des « mots » dans leur code génétique qui sont moins efficaces chez leurs hôtes moustiques et humains.
« Maintenant que nous savons ce que la dengue et d’autres virus utilisent lorsqu’ils infectent nos cellules, nous avons des indices sur la manière dont nous pouvons contribuer à prévenir ces maladies mortelles », a déclaré Bazzini.
Lors d'une infection, les cellules hôtes et les envahisseurs viraux sont en guerre. Comme pour la fabrication d'armes, les virus et les cellules doivent fabriquer des protéines pour se battre et se défendre.
Luciana Castellano, chercheuse prédoctorale Stowers
Pour se propager, le virus de la dengue a besoin des protéines codées dans son génome à ARN simple brin, mais il ne peut pas les produire lui-même. Le virus doit utiliser le mécanisme de production de protéines de la cellule hôte, c'est pourquoi les chercheurs ont émis l'hypothèse que le virus de la dengue utiliserait des codons ou un « vocabulaire » similaire à celui des moustiques et des humains.
« Le code génétique est universel pour tous les organismes vivants et contient 64 codons, les « mots » de trois nucléotides de l'ARN, qui spécifient les acides aminés qui composent les protéines », a déclaré Bazzini.
La nature du code génétique permet à plusieurs codons de spécifier le même acide aminé. Fonctionnant comme des synonymes dans le langage, les codons qui spécifient le même acide aminé sont appelés codons synonymes.
Mais tout comme chaque synonyme est un mot distinct, chaque codon synonyme possède des propriétés individuelles qui peuvent avoir un impact sur l'efficacité d'une cellule à fabriquer des protéines ainsi que sur la stabilité de l'ARN. De plus, un codon synonyme particulier peut être efficace et optimal dans une espèce, mais inefficace et non optimal dans une autre. Ce concept est appelé optimalité du codon. Le laboratoire Bazzini étudie le code d'optimalité du codon chez les humains et d'autres vertébrés, et dans cette étude, les chercheurs ont identifié pour la première fois que le génome du moustique suit également son propre code d'optimalité.
Les chercheurs ont découvert que le virus de la dengue a tendance à utiliser des codons synonymes qui sont considérés comme moins optimaux chez leurs hôtes moustiques et humains, contrairement à leur prédiction initiale.
« Nous avons été surpris de constater que le virus de la dengue utilise préférentiellement les codons les moins efficaces de l'hôte, peut-être comme stratégie pour échapper à une réponse antivirale de l'hôte », a déclaré Castellano.
« Les virus accumulent des mutations lors de l'infection de leurs hôtes. Nous avons été surpris de constater que les mutations du génome du virus de la dengue vers ces codons moins efficaces augmentaient la capacité du virus de la dengue dans les cellules des moustiques et des humains », a déclaré Ryan McNamara, analyste en bioinformatique au laboratoire Bazzini, dont la contribution a été essentielle à ce travail.
L'équipe a analysé des centaines d'autres virus infectant l'homme et a découvert que beaucoup d'entre eux, dont le VIH et le SARS-CoV-2, utilisent préférentiellement des codons moins efficaces que ceux des humains, ce qui suggère qu'ils ont développé un génome « inefficace » comme stratégie pour utiliser les ressources des cellules hôtes d'une manière qui profite au virus. La préférence conservée parmi les virus a des implications pour comprendre non seulement comment les virus évoluent, mais aussi comment la relation hôte-pathogène change au fil du temps.
« Fondamentalement, ce travail a modifié notre façon de concevoir la relation entre un virus et une cellule hôte », a déclaré Bazzini.
« À l’avenir, nous espérons mieux comprendre le mécanisme par lequel les virus bénéficient de l’utilisation de ces codons inefficaces, et quelles molécules les virus peuvent manipuler pour prendre le contrôle », a déclaré Castellano.
Les Centres pour le contrôle et la prévention des maladies ont signalé que les cas de dengue ont doublé depuis l'année dernière dans les Amériques et mettent en garde contre un risque accru d'infection aux États-Unis.
« Alors que les moustiques se propagent vers des régions plus vastes et plus mondiales, nous devons commencer à réfléchir très sérieusement à la manière de lutter contre la dengue et d’autres infections virales transmises par les moustiques », a déclaré Bazzini.
