Depuis le début de la pandémie de COVID-19, des images du coronavirus, SARS-CoV-2, sont gravées dans nos esprits. Mais la façon dont nous imaginons le virus, généralement comme une sphère avec des pointes, n'est pas strictement exacte. Les images au microscope des tissus infectés ont révélé que les particules de coronavirus sont en fait ellipsoïdales, affichant une grande variété de formes écrasées et allongées.

Maintenant, une équipe de recherche mondiale, comprenant des scientifiques de l'Université Queen's, au Canada, et de l'Institut des sciences et technologies d'Okinawa (OIST), au Japon, a modélisé comment les différentes formes elliptiques affectent la façon dont ces particules virales tournent dans les fluides, impactant la facilité avec laquelle le le virus peut être transmis. L'étude a été publiée récemment dans Physics of Fluids .

"Lorsque des particules de coronavirus sont inhalées, ces particules se déplacent dans les passages du nez et des poumons", a déclaré le professeur Eliot Fried, qui dirige l'unité de mécanique et des matériaux à l'OIST. "Nous sommes intéressés à étudier dans quelle mesure ils sont mobiles dans ces environnements."

Le type spécifique de mouvement que les scientifiques ont modélisé est connu sous le nom de diffusivité rotationnelle, qui détermine la vitesse à laquelle les particules tournent lorsqu'elles se déplacent dans un fluide (dans le cas du coronavirus, des gouttelettes de salive). Les particules plus lisses et plus hydrodynamiques rencontrent moins de résistance à la traînée du fluide et tournent plus rapidement. Pour les particules de coronavirus, cette vitesse de rotation affecte la capacité du virus à se fixer et à infecter les cellules.

"Si les particules tournent trop, elles pourraient ne pas passer assez de temps à interagir avec la cellule pour l'infecter, et si elles tournent trop peu, elles pourraient ne pas être en mesure d'interagir de la manière nécessaire", a expliqué le professeur Fried.

Dans l'étude, les scientifiques ont modélisé des ellipsoïdes de révolution allongés et aplatis. Ces formes diffèrent des sphères (qui ont trois axes de longueur identique) par un seul de leurs axes, les formes allongées ayant un axe plus long, tandis que les formes aplaties ont un axe plus court. Poussées à l'extrême, les formes prolates s'allongent en formes de tiges, tandis que les formes oblates s'écrasent en formes de pièces de monnaie. Mais pour les particules de coronavirus, les différences sont plus subtiles.

Les scientifiques ont également rendu le modèle le plus réaliste à ce jour, en ajoutant les protéines de pointe à la surface des ellipsoïdes. Des recherches antérieures de l'Université Queen's et de l'OIST ont montré que la présence de protéines de pointe de forme triangulaire réduit la vitesse à laquelle les particules de coronavirus tournent, augmentant potentiellement leur capacité à infecter les cellules.

Ici, les scientifiques ont modélisé les protéines de pointe d'une manière plus simple, chaque protéine de pointe étant représentée par une seule sphère à la surface des ellipsoïdes.

"Nous avons ensuite déterminé la disposition des pointes à la surface de chaque forme ellipsoïdale en supposant qu'elles contiennent toutes la même charge", a expliqué le Dr Vikash Chaurasia, chercheur postdoctoral à l'unité Mécanique et matériaux de l'OIST. "Les pointes avec des charges identiques se repoussent et préfèrent être aussi éloignées les unes des autres que possible. Elles finissent donc par être réparties uniformément sur la particule d'une manière qui minimise cette répulsion."

Dans leur modèle, les chercheurs ont découvert que plus une particule diffère d'une forme sphérique, plus elle tourne lentement. Cela pourrait signifier que les particules sont mieux à même de s'aligner et de se fixer aux cellules.

Le modèle est encore simpliste, reconnaissent les chercheurs, mais il nous rapproche un peu plus de la compréhension des propriétés de transport du coronavirus et pourrait aider à cerner l'un des facteurs clés de son succès infectieux. + Explorer plus loin

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