Pour la première fois, les scientifiques savent ce qui arrive à la forme d'un virus lorsqu'il envahit une cellule hôte, grâce à une expérience menée par des chercheurs du Penn State College of Medicine et de l'Université de Pittsburgh School of Medicine. Comprendre comment le virus change de forme pourrait conduire à des thérapies antivirales plus efficaces.

L'expérience a été conçue pour étudier comment l'enveloppe protéique d'un virus - sa capside - change lorsqu'il se prépare à injecter son matériel génétique dans une cellule. Ces particules virales altérées sont appelées particules A, ou des intermédiaires d'entrée de virus.

Dans les expériences précédentes, l'exposition d'un virus à une chaleur extrême ou à des protéines a modifié la forme de l'ensemble de la capside. Il s'agissait des simulations observables les plus proches d'un virus envahissant une cellule qui avaient été conçues à l'époque.

"En utilisant ces astuces de laboratoire, mon laboratoire et ceux d'autres chercheurs ont pu créer des structures à haute résolution des particules virales altérées, mais toutes ces astuces déclenchaient la capside de toutes les directions, " a déclaré Susan Hafenstein, professeur adjoint de médecine et de microbiologie et d'immunologie, Collège de médecine de l'État de Penn.

Hafenstein a émis l'hypothèse que dans une simulation plus réaliste, seule la partie du virus qui interagit avec les récepteurs de la cellule changerait de forme.

Dans la nouvelle expérience, Hafenstein et ses co-chercheurs ont simulé la surface d'une cellule en utilisant des membranes fictives appelées nanodisques. Ils ont inséré des molécules de protéines de récepteurs cellulaires humains qui laissent des signaux extérieurs entrer dans la cellule - dans les nanodisques, la première fois que cela a été fait pour capturer une capside de virus. Les résultats ont été publiés dans une édition récente de la revue Avancées scientifiques .

"Ce récepteur particulier a une longue queue qu'il enfouit dans la membrane cellulaire, " expliqua Hafenstein. " Dans notre expérience, il a enfoui sa queue dans le nanodisque, nous donnant une membrane fictive affichant le récepteur approprié pour se lier au virus. »

Les chercheurs ont ensuite ajouté des capsides virales aux membranes réceptrices et observé les changements résultants de la capside à l'aide d'une technique d'imagerie appelée cryomicroscopie électronique.

Lorsque les milliers d'images 2D qu'ils ont prises ont été réassemblées dans une capside 3D - un processus semblable à un scanner CAT - ils ont découvert que les changements de forme précédemment observés ne se produisaient qu'à l'endroit où les récepteurs se liaient au virus.

"Notre travail montre qu'un pore ne s'ouvre qu'à ce seul point d'interaction avec la cellule hôte, " a déclaré Hafenstein. "Et c'est ce qui va mettre en place la capside pour libérer le matériel génétique dans la cellule. Nous pensons avoir capturé la première capside virale physiologiquement précise prête à entrer dans l'hôte. Tous ceux que nous avions étudiés auparavant montraient des changements qui se produisaient dans toute la capside. »

Une avancée récente de la cryomicroscopie électronique (détection directe d'électrons) a rendu l'observation possible.

"Cette façon de prendre des images nous a permis de prendre des images très rapides qui peuvent ensuite être corrigées en données parfaites, " a déclaré Hafenstein. "Maintenant, nous pouvons obtenir une résolution atomique en utilisant cryoEM."

Les chercheurs ont utilisé un virus appelé coxsackievirus B3 (CVB3) dans leur expérience. CVB3 est un type de picornavirus, une famille de petits virus à ARN à mutation rapide qui provoque des maladies allant du simple rhume à la pancréatite en passant par la polio.

Les virus à ARN, un groupe qui comprend également le VIH, changent chaque fois qu'ils se répliquent. Ces virus hautement mutants peuvent échapper aux médicaments antiviraux.

Le but ultime est de comprendre les subtilités des étapes du cycle de vie du virus, comme la façon dont le virus pénètre dans la cellule hôte, et diriger les antiviraux vers ces étapes spécifiques, dit Hafenstein. "Puis, si le virus mute pour échapper au médicament, il perdra également la capacité d'entrer dans la cellule."

Prochain, Le groupe de Hafenstein prévoit d'utiliser un nanodisque plus grand pour capturer le processus d'interaction du virus avec la membrane fictive.

"Parce que les nanodisques dans cet ensemble d'expériences étaient si petits, nous n'obtenons pas la meilleure image de l'interaction, et c'est un endroit pour s'améliorer, " dit-elle. Ceci, elle espère, révélera « l'étape la plus importante :déterminer ce qui déclenche la libération de l'ARN dans la cellule ».