Kristin Parent a cartographié la structure du virus Samba géant avec le microscope cryo-EM de MSU, qui fait la couverture du journal Virus . Crédit :Université d'État du Michigan
Dans un laboratoire de la Michigan State University, les scientifiques ont adopté une approche de bricolage pour construire un microscope cryoélectronique modernisé qui leur a permis de cartographier un virus Samba géant - l'un des plus gros virus au monde.
"Si le virus du rhume est réduit à la taille d'une échelle, alors le virus Samba géant est plus gros que le Washington Monument, " a déclaré Kristin Parent, professeur adjoint de biochimie et de biologie moléculaire et co-auteur de l'article en couverture de la revue Viruses. "La cryo-EM nous a permis de cartographier la structure de ce virus et d'observer les protéines qu'il utilise pour entrer, ou attaque, cellules."
Il semble contre-intuitif que les plus gros organismes soient plus difficiles à voir, mais ils le sont lors de l'utilisation de la microscopie cryoélectronique. C'est parce que ces microscopes sont généralement utilisés pour examiner des spécimens minces et ne peuvent pas déchiffrer des organismes plus gros pour révéler leurs mécanismes biologiques. Pour les échantillons épais, les scientifiques ne voient que des taches gris foncé ou noires au lieu de voir le cadre moléculaire.
Cryo-EM a permis à l'équipe de Parent d'imaginer le virus Samba géant et de comprendre les structures qui lui permettent de pénétrer dans une amibe. Une fois à l'intérieur, Samba ouvre l'une de ses couches de capside et libère sa nucléocapside - qui porte la cargaison génétique qui déclenche une infection. Bien que Samba ne soit pas connu pour causer des maladies chez l'homme, sa cousine, le mimivirus, peut être responsable de certaines affections respiratoires chez l'homme.
Jason Schrad, Étudiant diplômé MSU en biochimie et biologie moléculaire, travaillé avec Kristin Parent pour cartographier le virus géant Samba. Crédit :MSU
"Si vous récupérez une poignée d'eau du lac Michigan, vous détenez littéralement plus de virus qu'il n'y a d'humains sur la planète, " dit Parent, qui a publié l'article avec Jason Schrad et Eric Young, Étudiants diplômés en biochimie et biologie moléculaire de la MSU. "Bien que les scientifiques ne puissent pas étudier tous les virus sur Terre, les informations que nous glanons à partir de virus comme le géant Samba peuvent nous aider à comprendre les mécanismes d'autres virus de sa famille, comment ils prospèrent et comment nous pouvons les attaquer."
Comme les bactéries deviennent plus résistantes aux antibiotiques, la recherche de nouveaux moyens de lutter contre les maladies continuera de gagner en importance. Le laboratoire des parents étudie également comment les virus infectant les bactéries pénètrent dans les cellules à l'aide de cette méthode, ce qui pourrait potentiellement conduire à de nouveaux traitements antibactériens. Pourtant, le meilleur microscope cryo-EM au monde coûte plus de 5 millions de dollars. Limité par les fonds mais pas en voiture, Parent a pu mettre à niveau un microscope existant à MSU pour faire de la cryo-EM - un qui est le rêve d'un bricoleur.
Ce microscope électronique à transmission traditionnel a été équipé d'un cryostage, qui maintient les virus congelés dans l'azote liquide pendant qu'ils sont étudiés. Parent et son équipe ont ensuite ajouté un détecteur Direct Electron DE-20, une caméra puissante – la pièce de résistance du puissant microscope.
Parent n'a pas inventé la cryo-EM, mais l'établir sur le campus sert de preuve de concept viable pour MSU, ouvrant la porte à de nombreux partenariats interdisciplinaires. Cette microscopie de pointe a des applications dans de nombreux domaines, de ceux s'adressant à une seule protéine à d'autres étudiant des cellules entières. Pratiquement toute personne étudiant des machines moléculaires complexes peut faire avancer son travail avec cet outil, Parent ajouté.
Kristine Parent, Professeur assistant MSU de biochimie et biologie moléculaire, a adopté une approche de bricolage pour construire un microscope cryoélectronique modernisé qui lui a permis de cartographier un virus Samba géant - l'un des plus grands virus au monde. Crédit :MSU
Parent a remporté un prix AAAS Marion Milligan Mason pour les femmes en sciences chimiques. Ce prix, son article dans Virus et étant le co-auteur qui a effectué des travaux cryo-EM dans un article récent de Nature Communications, jette les bases pour avoir un jour un microscope cryo-EM plus avancé hébergé à MSU pour pouvoir effectuer des études structurelles à haute résolution.
"Nous avons fait pas mal de choses avec nos ressources limitées, mais nous sommes prêts à faire plus, " Parent a déclaré. "Je pense que MSU pourrait servir de centre cryo-EM et augmenter la prévalence de cette technologie dans le Midwest et au-delà."
A titre d'exemple, des scientifiques de l'Universidade Federal de Minas Gerais (Brésil) et de l'Universidade Federal do Rio de Janeiro (Brésil) ont également contribué à cette étude et ont bénéficié de la technologie que MSU a à offrir.
