UVA développe une nouvelle méthode pour comprendre comment le VIH déclenche le processus d'infection

Des scientifiques de la faculté de médecine de l'Université de Virginie ont développé une méthode pour comprendre comment le VIH et d'autres virus commencent à infecter nos cellules, ce qui pourrait nous aider à prévenir le COVID-19 et d'autres maladies.

Ces virus sont si petits que les scientifiques doivent les étudier à l'aide de microscopes électroniques plutôt que de microscopes optiques traditionnels. Mais les limites de la préparation des échantillons pour la microscopie électronique ont longtemps entravé les efforts visant à comprendre le tout début du processus d'infection. Fondamentalement, les scientifiques sont allés au combat, incapables de voir comment l'invasion commence.

Les chercheurs UVA ont cependant mis au point une solution ingénieuse. Ils ont utilisé de minuscules parties détachées de la membrane d’une cellule pour voir comment le VIH et d’autres virus lancent leurs attaques. Les échantillons délicats de membrane virale-cellule sont congelés très rapidement pendant que le virus tente de percer la membrane cellulaire pour former de la glace «vitreuse» (vitreuse, non cristalline), de sorte que les structures peuvent être conservées comme en solution et imagées à -196 ^oC à l'aide de la cryo-microscopie électronique, une technique qui a reçu le prix Nobel de chimie en 2017.

Les échantillons pour la microscopie électronique doivent être extrêmement minces, plus minces qu'une seule cellule humaine, ce qui rendait auparavant l'imagerie des virus lorsqu'ils commencent l'infection en entrant dans une cellule très difficile, voire presque impossible, selon le virus. Visualiser les étapes intermédiaires pendant que les membranes virale et plasmatique fusionnent nous rapproche d'une compréhension moléculaire des réarrangements dramatiques que les protéines et les lipides subissent lorsque deux membranes deviennent une et qu'un virus commence son cycle infectieux.

Amanda E. Ward, chercheuse UVA

Arrêter les infections virales

Les chercheurs UVA appellent leurs petites sections de membrane des «bulles». Ils ont testé leur approche avec le VIH mais disent qu'elle pourrait être utilisée pour mieux comprendre de nombreux autres virus, y compris le SRAS-CoV-2, qui cause le COVID-19. Les scientifiques auraient juste besoin de produire les bulles à partir de différentes cellules, telles que les cellules épithéliales pulmonaires pour le SRAS-CoV-2, qui expriment les récepteurs appropriés pour le virus qu'ils souhaitent étudier.

La nouvelle technique a déjà permis aux chercheurs UVA de mieux comprendre comment le VIH pénètre dans nos cellules et comment ce processus peut être perturbé par deux protéines fabriquées par notre corps, Serinc3 et Serinc5.

Pratiquement tous les êtres vivants peuvent être infectés par des virus, de sorte que les organismes ont développé une myriade de moyens pour prévenir les infections virales et les dommages. Certains des facteurs de restriction les plus récemment identifiés, Serinc3 et Serinc5, peuvent empêcher le VIH et d'autres lentivirus de pénétrer dans les cellules, bien que le VIH ait développé un moyen de contrer l'inhibition de Serincs, de sorte qu'ils peuvent ne pas jouer un rôle important dans le contrôle de l'infection à VIH chez l'homme. « 

Amanda E. Ward

Les scientifiques, cependant, peuvent être en mesure d'améliorer ce que la nature a créé. Ils pourraient améliorer ce même mécanisme, par exemple, pour créer des médicaments qui bloqueraient le processus d'infection.

Le nouvel outil a déjà fourni des informations importantes sur la manière dont notre corps réagit aux infections à VIH. Les scientifiques ont déterminé, par exemple, que les protéines Serinc cherchaient à arrêter le VIH en provoquant des changements importants dans le processus de fusion membranaire. Cela a été une surprise, défiant la compréhension scientifique précédente des Serincs et d'autres facteurs de restriction comme eux.

Nos méthodes sont assez générales et de nombreux virus humains partagent de nombreux principes communs lorsqu'ils pénètrent dans les cellules. Par conséquent, nous espérons en apprendre beaucoup plus sur les principes fondamentaux de l'entrée cellulaire de nombreux virus et sur la manière d'inhiber ce processus. Nous avons la chance d'être particulièrement bien équipés à l'UVA pour ce type d'études, et nous bénéficions d'un groupe fantastique de chercheurs, médecins et stagiaires exquis qui apportent leur expertise dans ce domaine. Nous avons également la chance d'avoir été financés par le NIH pour la recherche sur l'entrée de virus en continu pendant près de 30 ans.

Lukas K. Tamm, PhD, chercheur principal, président du département de physiologie moléculaire, physique biologique de l'UVA

Résultats publiés

Les chercheurs ont publié leurs résultats dans le Journal of Biological Chemistry. L’article a été choisi comme article de couverture du numéro, avec des images de Ward et de Jocelyn Ray, étudiante au programme de formation en sciences médicales UVA. L'équipe de recherche était composée de Ward, Volker Kiessling, Owen Pornillos, Judith M. White, Barbie K. Ganser-Pornillos et Tamm.

Le travail a été soutenu par les National Institutes of Health, accorde R01 AI030557, F30 HD101348, R01 AI114776 et P50 AI150464.

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