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Des cellules artificielles appâts pour piéger des Hénipavirus |
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|  Le Dr. David LaVan avec son équipe de l'Institut National des Standards et de la Technologie (NIST, site du Maryland) ainsi que des chercheurs de l'école de médecine Weill Cornell ("Weill Cornell Medical College" à New York) [1,2] ont conçu des protocellules (cellules rudimentaires) artificielles pouvant attirer, piéger et inactiver un type de virus mortels pour l'homme. La technique de fabrication des cellules offre un nouvel outil de recherche et pourrait être utilisée pour étudier en détail le mécanisme par lequel les virus infectent les cellules. Cette découverte pourrait même devenir la base d'une nouvelle classe de médicaments antiviraux.
Les cellules artificielles atteignent un taux de désactivation des virus proche de 100%. Les virus testés sont en fait des virus expérimentaux analogues aux Nipah et Hendra, deux Hénipavirus pouvant provoquer une encéphalite fatale (inflammation du cerveau) chez l'homme. D. LaVan explique que "Les protocellules peuvent être considérées comme des cellules appâts car elles sont utilisées pour capturer les virus" [2].
Aucune recherche de ce type n'avait été effectuée auparavant. En 2009, l'équipe du Dr. Dan José installée au Centre de Biologie Moléculaire Severo Ocha à Madrid [3] a utilisé des chimères contre la réplication du VIH (Virus de l'Immunodéficience Humaine). Les chercheurs ont partiellement fusionné deux protéines membranaires (CD3 et CD4), des cellules cibles, utilisées par le virus lors de l'infection. Le virus se fixe sur la cellule cible et se retrouve piégé. Il ne peut donc plus se multiplier.
Mécanisme d'infection des Hénipavirus
Les Hénipavirus, dont l'hôte naturel est la chauve-souris frugivore, sévissent surtout sur la côte nord-est de l'Australie et dans les îles de l'océan Indien. Ils sont à l'origine d'environ 250 décès chez l'homme et aucun vaccin n'est à ce jour disponible : le traitement donné est essentiellement symptomatique [4,5].
Les Hénipavirus, appartiennent à une vaste catégorie de pathogènes viraux humains enveloppés d'une membrane bi-lipidique (comprenant entre autres les oreillons et la rougeole). Deux protéines membranaires sont présentes à la surface des virus et sont responsables de l'infection des cellules hôtes :
- La première, appelée protéine G, reconnaît et se lie à une protéine réceptrice de la membrane de la cellule cible.
- L'autre protéine, appelée protéine F, permet la fusion de la membrane du virus à la membrane de la cellule à infecter.
Une fois la fusion des membranes cellulaire et virale réalisée, le matériel génétique viral (ARN simple brin) peut pénétrer dans la cellule afin d'emprunter sa machine réplicative pour s'y multiplier et infecter les cellules à proximité.
La fabrication des protocellules appâts
Les protocellules appâts ont un noyau de silice inerte (sans activité nucléaire fonctionnelle) mais enveloppé dans une membrane lipidique identique à une cellule normale. Sur la membrane cellulaire, l'équipe de recherche a intégré l'appât, la protéine Ephrin-B2, une cible connue des Hénipavirus. Pour les tester, ils ont exposé les protocellules aux analogues expérimentaux des Hénipavirus développés au "Weill Cornell". Les analogues sont presque identiques aux Hénipavirus du point de vue extérieur, mais au lieu de porter l'ARN hénipaviral, ils portent le génome d'un virus non pathogène conçu pour exprimer une protéine fluorescente lors de l'infection. Cela permet le comptage et la visualisation des cellules infectées.
Les mesures, rendues possibles grâce à la protéine fluorescente, ont démontré que les protocellules sont des leurres étonnamment efficaces. En effet, le taux de virus résiduel après le contact avec les protocellules est extrêmement bas, preuve que la plupart des virus ont été absorbés par les cellules appâts.
Perspectives
Cette méthode pourrait être utilisée afin d'étudier les étapes d'infection des virus enveloppés, possédant une membrane. Comme l'indique D. LaVan : "C'est un bon système pour étudier ce genre de mécanisme très complexe entre un virus et une cellule. Une cellule normale a des milliers de protéines membranaires. Vous pouvez étudier une protéine, mais c'est peut-être une autre qui influencera vraiment votre expérience. Grâce à cette méthode, vous réduisez une cellule incroyablement compliquée à un système simple, facile d'étude où chaque paramètre peut être contrôlé et étudié" [2].
A long terme, les protocellules appâts pourraient donner lieu à une toute nouvelle classe de médicaments antiviraux. Les virus sont connus pour l'évolution rapide de leur résistance face aux médicaments, mais parce que les cellules appâts permettent un mécanisme d'infection viral basique transposable à celui utilisé face à des cellules normales, un virus qui aurait évolué pour résister aux protocellules serait ainsi moins infectieux pour des cellules normales.
Source :
[1] M. Porotto, F. Yi, A. Moscona, D. A. LaVan, "Synthetic Protocells Interact with Viral Nanomachinery and Inactivate Pathogenic Human Virus", PLoS ONE, journal scientifique en ligne, Mars 2011 - http://redirectix.bulletins-electroniques.com/84JTk
[2] Article publié sur le site du NIST (en anglais) : http://www.nist.gov/mml/ceramics/20110301_protocells.cfm
[3] I. Zaldivar, M. A. Muñoz-Fernández, B. Alarcón and E. San José, "Expression of a Modified Form of CD4 Results in the Release of an Anti-HIV Factor Derived from the Env Sequence", Journal of Immunology, 2009, 183:1188-1196
[4] T. F. Wild, F.Morinet. "Les Hénipavirus : une nouvelle famille des virus émergents"Pathologie et Biologie, 2009, 57[2] :188-196 - http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=21212831
[5] P. Aubry. "Seizième réunion du comité local de la SPE à la Réunion", Bulletin de la Société de Pathologie Exotique, 2010, 103:216-220 - http://redirectix.bulletins-electroniques.com/zXcG1
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