Richard Feynman a déclaré :« Tout ce que font les êtres vivants peut être compris en termes de trépidations et d'agitations d'atomes. » Cette semaine, Nanotechnologie de la nature présente une étude qui jette un nouvel éclairage sur l'évolution du coronavirus et de ses variantes préoccupantes en analysant le comportement des atomes dans les protéines à l'interface entre le virus et les humains.

L'article, intitulé « Stabilité de la force d'une seule molécule de l'interface SARS-CoV-2-ACE2 dans les variantes préoccupantes », est le résultat d'un effort de collaboration internationale entre des chercheurs de six universités de trois pays.

L’étude introduit des informations significatives sur la stabilité mécanique du coronavirus, un facteur clé dans son évolution vers une pandémie mondiale. L’équipe de recherche a utilisé des simulations informatiques avancées et la technologie des pinces magnétiques pour explorer les propriétés biomécaniques des liaisons biochimiques du virus. Leurs résultats révèlent des distinctions critiques dans la stabilité mécanique de diverses souches de virus, soulignant comment ces différences contribuent à l'agressivité et à la propagation du virus.

Alors que l’Organisation mondiale de la santé signale près de 7 millions de décès dus au COVID-19 dans le monde, dont plus d’un million rien qu’aux États-Unis, la compréhension de ces mécanismes devient cruciale pour développer des interventions et des traitements efficaces. Le groupe souligne que comprendre les subtilités moléculaires de cette pandémie est essentiel pour façonner notre réponse aux futures épidémies virales.

En approfondissant l'étude, l'équipe de l'Université d'Auburn, dirigée par le professeur Rafael C. Bernardi, professeur adjoint de biophysique, ainsi que le Dr Marcelo Melo et le Dr Priscila Gomes, ont joué un rôle central dans la recherche en tirant parti d'une puissante analyse informatique. Utilisant des nœuds NVIDIA HGX-A100 pour le calcul GPU, leur travail a été essentiel pour démêler des aspects complexes du comportement du virus.

Le professeur Bernardi, lauréat du NSF Career Award, a collaboré étroitement avec le professeur Gaub de LMU, en Allemagne, et le professeur Lipfert de l'Université d'Utrecht, aux Pays-Bas. Leur expertise collective a couvert divers domaines, aboutissant à une compréhension globale du facteur de virulence du SRAS-CoV-2. Leurs recherches démontrent que l'affinité de liaison à l'équilibre et la stabilité mécanique de l'interface virus-humain ne sont pas toujours corrélées, une découverte cruciale pour comprendre la dynamique de la propagation et de l'évolution du virus.

De plus, l'utilisation par l'équipe de pincettes magnétiques pour étudier la force-stabilité et la cinétique de liaison de l'interface SARS-CoV-2:ACE2 dans diverses souches virales offre de nouvelles perspectives sur la prévision des mutations et l'ajustement des stratégies thérapeutiques. La méthodologie est unique car elle mesure la force avec laquelle le virus se lie au récepteur ACE2, un point d'entrée clé dans les cellules humaines, dans des conditions qui imitent les voies respiratoires humaines.

Le groupe a découvert que même si tous les principaux variants du COVID-19 (comme alpha, bêta, gamma, delta et omicron) se lient plus fortement aux cellules humaines que le virus d’origine, le variant alpha est particulièrement stable dans sa liaison. Cela pourrait expliquer pourquoi il s’est propagé si rapidement dans des populations sans immunité préalable contre le COVID-19. Les résultats suggèrent également que d'autres variantes, comme les variantes bêta et gamma, ont évolué d'une manière qui les aide à échapper à certaines réponses immunitaires, ce qui pourrait leur donner un avantage dans les zones où les gens ont une certaine immunité, soit contre des infections antérieures, soit contre des vaccinations.

Il est intéressant de noter que les variantes delta et omicron, qui sont devenues dominantes dans le monde entier, présentent des caractéristiques qui les aident à échapper aux défenses immunitaires et éventuellement à se propager plus facilement. Cependant, ils ne se lient pas nécessairement plus fortement que les autres variantes. Le professeur Bernardi déclare :« Cette recherche est importante car elle nous aide à comprendre pourquoi certaines variantes du COVID-19 se propagent plus rapidement que d'autres. En étudiant le mécanisme de liaison du virus, nous pouvons prédire quelles variantes pourraient devenir plus répandues et préparer de meilleures réponses. "

Cette recherche met l'accent sur l'importance de la biomécanique dans la compréhension de la pathogenèse virale et ouvre de nouvelles voies pour l'investigation scientifique sur l'évolution virale et le développement thérapeutique. Il témoigne de la nature collaborative de la recherche scientifique pour relever des défis de santé importants.

Plus d'informations : Magnus S. Bauer et al, Stabilité de la force d'une molécule unique de l'interface SARS-CoV-2-ACE2 dans les variantes préoccupantes, Nature Nanotechnology (2023). DOI :10.1038/s41565-023-01536-7. www.nature.com/articles/s41565-023-01536-7

Informations sur le journal : Nanotechnologie naturelle

Fourni par l'Université d'Auburn