La structure 3-D complexe de l'une des familles de virus de plantes les plus meurtrières au monde a été révélée avec des détails sans précédent par des scientifiques de l'Université de Leeds au Royaume-Uni.

Les géminivirus sont responsables de maladies affectant les cultures comme le manioc et le maïs en Afrique, le coton dans le sous-continent indien et les tomates dans toute l'Europe.

Être capable de voir sa structure en détail est essentiel car cela pourrait aider les virologues et les biologistes moléculaires à mieux comprendre son cycle de vie, et développer de nouvelles façons d'arrêter la propagation de ces virus et des maladies qu'ils causent.

Les virus sont nommés pour leur forme curieuse. Les virus ont généralement une enveloppe protectrice de protéines, ou une capside, qui agit pour protéger leur matériel génétique dans l'environnement. Dans la plupart des virus, cette capside est à peu près sphérique, mais le géminivirus a une capside «jumelle» formée de deux formes grossièrement sphériques fusionnées.

Les détails moléculaires de la façon dont cette capside jumelée est obtenue - et comment elle s'assemble dans les cellules ou se développe pour libérer le génome et déclencher une nouvelle infection - est resté un mystère, malgré le risque posé par le virus pour les économies agricoles du monde entier.

Des chercheurs du Centre de biologie moléculaire structurelle d'Astbury de l'Université ont utilisé des techniques de cryomicroscopie électronique pour étudier la structure des géminivirus à une résolution sans précédent, et dans le processus ont commencé à démêler ses mécanismes d'assemblage.

Publié dans Communication Nature , l'étude révèle comment la capside du géminivirus est construite et comment son génome d'ADN simple brin est emballé.

« Dans de nombreux autres types de virus, les capsides sphériques sont construites à partir d'une seule protéine qui adopte trois formes différentes, qui s'emboîtent ensuite pour former un récipient fermé, " explique le professeur Neil Ranson, qui a dirigé l'équipe de recherche au Centre d'Astbury. "Mais les géminivurses ne sont pas sphériques, doit donc utiliser un ensemble de règles différent. En utilisant cryo-EM, nous avons pu montrer qu'ils utilisent trois formes différentes de la même protéine, mais avec un livre de règles complètement différent pour l'assemblage."

L'une des difficultés de l'étude des geminvirus est de les cultiver en quantité suffisante pour des études structurales. L'équipe a étudié un type de geminvirus appelé virus ageratum yellow vein, qui a été produit dans des plants de tabac dans des conditions soigneusement contrôlées par des chercheurs du John Innes Center de Norwich.

L'équipe du Centre John Innes, dirigé par le Dr Keith Saunders et le professeur George Lomonossoff, a également développé une méthode pour assembler des particules de géminivirus dans les plantes en l'absence d'infection. Cela a mis en évidence le rôle joué par l'ADN simple brin dans la formation des particules.

"Ayant travaillé pendant de nombreuses années pour comprendre les maladies causées par les géminivirus, il était très satisfaisant d'appliquer des méthodes génétiques modernes pour générer ces structures géminées, " a déclaré le Dr Saunders.

« Nous avons maintenant été en mesure d'analyser le rôle que jouent différentes conformations de la protéine d'enveloppe dans l'assemblage des particules, et nous pouvons potentiellement fabriquer d'autres virus et particules pseudo-virales qui seraient autrement impossibles à isoler des infections naturelles. »

« À l'aide de notre cryomicroscopie électronique de « nouvelle génération », nous avons modélisé la position de la majorité des atomes du virus », dit le Dr Emma Hesketh, chercheur post-doctoral au Centre Astbury, qui a effectué le travail pour créer les images de la structure.

"Cette technologie est souvent appelée la révolution de la résolution, et cela nous a permis d'avoir un aperçu fascinant - et très beau - de ces structures. En utilisant ces techniques pour comprendre la structure et le cycle de vie de ces virus, nous pouvons faire un pas de plus pour comprendre comment interrompre ce cycle de vie, et inhiber la propagation des maladies des plantes.