La clé pour comprendre Corona : Le virus n'a besoin que d'un seul ouvreur de porte
La microscopie à super-résolution a permis d'en avoir le cœur net
Pourquoi le coronavirus SARS-CoV-2 peut-il se propager aussi efficacement ? Plusieurs hypothèses circulent encore dans la communauté scientifique. Un groupe de chercheurs de Würzburg vient d'apporter des réponses inédites.
En Europe, la pandémie déclenchée en 2020 par le coronavirus SARS-CoV-2 est aujourd'hui largement maîtrisée. Mais on ne sait toujours pas pourquoi ce virus peut se propager aussi efficacement. Une équipe de chercheurs dirigée par Simone Backes, Gerti Beliu et le professeur Markus Sauer de l'université Julius Maximilians de Würzburg (JMU) vient de montrer, dans une publication parue dans "Angewandte Chemie", que certaines hypothèses antérieures doivent être reconsidérées.
Par exemple, le virus ne se lie pas simultanément avec plusieurs protéines de surface à plusieurs récepteurs de la cellule à infecter. Cette hypothèse a déjà été utilisée pour tenter d'expliquer comment les virus augmentent leur infectivité. La liaison à un seul récepteur n'entraîne pas non plus l'arrimage ultérieur d'autres récepteurs au virus. Le groupe de recherche de Würzburg a maintenant apporté la preuve qu'un seul virus se lie à un seul récepteur, ce qui ouvre la voie à une infection très efficace.
Ce qui n'était qu'une hypothèse
Le SARS-CoV-2 porte en moyenne 20 à 40 protéines de pointe à sa surface. Celles-ci lui permettent de se lier aux récepteurs ACE2 dans la membrane de ses cellules cibles, par exemple dans le nez et la gorge de l'homme. Lorsque ces récepteurs sont bloqués par des anticorps, la cellule ne peut plus être infectée. "Cela suggère que la liaison du virus au récepteur ACE2 est l'étape décisive de l'infection", explique Sauer.
Jusqu'à présent, il n'a pas été possible de rendre visibles au microscope les récepteurs ACE2 et leur interaction avec les protéines de la pointe virale. Par conséquent, beaucoup de choses ont été laissées à la spéculation, comme le fait que les virus se lient à des récepteurs multiples avec des pointes multiples pour faciliter l'entrée dans la cellule.
Il a également été envisagé que les récepteurs soient présents dans la membrane par paires ou par groupes de trois plutôt, afin qu'ils puissent se lier plus efficacement aux protéines de pointe trimériques. Ou bien qu'ils ne soient combinés en de tels groupes qu'après s'être liés à une protéine spike. Les deux dépendent fortement de la densité des récepteurs ACE2 dans la membrane.
La microscopie à super-résolution a permis d'y voir clair
Les chercheurs de Würzburg ont voulu élucider ce mystère : Ils ont marqué des anticorps avec des colorants pour rendre les récepteurs visibles et dénombrables. Pour ce faire, ils ont utilisé diverses lignées cellulaires qui servent de systèmes modèles pour l'infection par le SRAS-CoV, ainsi que la méthode de microscopie à super-résolution sensible à la molécule unique dSTORM, mise au point par le groupe de recherche de Markus Sauer.
Il s'est avéré que les cellules Vero, par exemple, qui sont souvent utilisées comme modèle pour l'infection par le SRAS-CoV-2, ne possèdent qu'un à deux récepteurs ACE2 par micromètre carré de membrane cellulaire. C'est très peu : "Dans d'autres récepteurs membranaires, ce nombre est souvent compris entre 30 et 80", ajoute M. Sauer.
"La distance moyenne entre deux récepteurs ACE2 voisins est d'environ 500 nanomètres. Elle est donc beaucoup plus grande qu'une particule de virus, qui ne mesure que 100 nanomètres", précise M. Backes. L'idée qu'une particule virale contenant plusieurs protéines de pointe puisse se lier simultanément à plusieurs récepteurs est donc très improbable, ajoute-t-elle.
Les récepteurs ACE2 sont toujours uniques
La question suivante reste ouverte : Les récepteurs sont-ils également présents par paires ou par groupes de trois dans la membrane ? "Non. Ils n'y sont présents qu'individuellement. Et ils le restent même lorsqu'une protéine de pointe virale s'y est liée", explique Beliu, chef de groupe au Centre Rudolf Virchow. Pour une infection, il suffit qu'un seul pic se lie à un seul récepteur.
Grâce à ces résultats, l'équipe de l'université JMU a pu réfuter bon nombre des hypothèses initiales concernant l'interaction des particules virales avec de multiples récepteurs ACE2. Elle a également montré que les cellules hôtes présentant une forte expression d'ACE2 sont plus faciles à infecter, comme on s'y attendait. Toutefois, la composition lipidique de la membrane et d'autres facteurs influencent également l'efficacité de l'infection.
Quelles sont les prochaines étapes ?
L'équipe de l'université JMU souhaite rassembler autant de connaissances détaillées que possible sur le mécanisme d'entrée des coronavirus dans les cellules afin de mieux comprendre le processus d'infection. Cela pourrait à terme contribuer à une meilleure prévention et à la mise au point de meilleurs médicaments contre le COVID-19. Ensuite, les chercheurs de Würzburg veulent analyser le mécanisme d'entrée à l'aide de la microscopie à feuille de lumière à haute résolution.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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