Les virus de la grippe A, responsables de pandémies mortelles dans le passé, restent encore aujourd'hui un problème majeur de santé publique mondiale. Les molécules appelées facteurs de virulence sont produites par des bactéries, virus, et des champignons pour les aider à infecter les cellules hôtes. L'hémagglutinine (HA) est l'un des facteurs de virulence trouvés dans les virus de la grippe A. Des chercheurs de l'Université de Kanazawa ont récemment étudié la structure de l'HA du virus de la grippe aviaire, H5N1, en utilisant la microscopie à force atomique à grande vitesse (HS-AFM). Leurs découvertes sont essentielles pour développer des approches thérapeutiques contre les virus de la grippe A à l'avenir.

L'HA est initialement synthétisé par les cellules hôtes sous sa forme précurseur connue sous le nom de HA0. La conversion de HA0 en HA dépend de la pathogénicité des virus grippaux A :conversion extracellulaire pour les virus grippaux A faiblement pathogènes et conversion intracellulaire pour les virus grippaux A hautement pathogènes. Par conséquent, comprendre la structure et les propriétés de HA0 est primordial pour déchiffrer HA. Richard Wong et son équipe de recherche ont ainsi cherché à scruter HA0 au microscope. La protéine recombinante HA0 de H5N1 a été analysée visuellement par le système HS-AFM développé par l'Université de Kanazawa.

HA0 et HA existent tous deux sous des formes homotrimériques et la conversion de HA0 en HA ne modifie pas significativement la structure homotrimérique. Par conséquent, il est raisonnable d'utiliser HA comme modèle pour générer des images de simulation HA0 HS-AFM. Un environnement endosomal acide est le facteur critique pour que HA induise la fusion entre la membrane virale et la membrane endosomale afin de libérer des matériaux viraux dans les cellules hôtes. Pour élucider l'effet acide sur HA0, il a d'abord été exposé à un environnement acide. Le trimère de HA0 s'est avéré très sensible à la solution acide et s'est considérablement dilaté. Lorsque les changements de conformation de l'hémagglutinine ont été mesurés en temps réel à l'aide du HS-AFM, l'équipe a constaté que sa superficie était plus grande, et sa hauteur plus courte. L'environnement acide a essentiellement rendu la molécule plus plate et plus circulaire, par rapport à son homologue d'origine. Ce changement de conformation était, cependant, réversible car la structure est revenue à sa forme originale lors de la neutralisation.

Cette étude a ouvert la voie à l'étude des événements biologiques au sein des virus en temps réel. Les auteurs soulignent l'importance du HS-AFM pour cette recherche :« Notre travail pilote établit le HS-AFM comme un outil inimitable pour étudier directement la dynamique des protéines virales, qui sont difficiles à capturer avec des techniques à faible rapport signal sur bruit reposant sur un moyennage d'ensemble, telles que la cryo-EM et la cristallographie aux rayons X, ", explique l'auteur principal de l'étude, le Dr Kee Siang Lim. "Avec une vitesse de numérisation élevée et un porte-à-faux peu invasif, nous prédisons que HS-AFM est réalisable pour révéler le flux de changements conformationnels irréversibles de HA2 induits par un pH bas, qui imite les véritables événements biologiques qui se produisent lorsque l'HA pénètre dans un endosome hôte, dans une future étude."