Le virus du volcan qui change de forme indique de nouvelles façons d’administrer des médicaments et des vaccins

À partir de sources volcaniques chaudes où l’eau est presque bouillante, un chercheur de l’Université de Virginie et ses collègues ont découvert comment les virus en forme de citron ont obtenu leur forme. Et cette découverte pourrait conduire à de nouvelles et meilleures façons d’administrer des médicaments et des vaccins.

Alors que la grande majorité des virus sont soit en forme de tige, soit sphériques (comme le coronavirus responsable du COVID-19), les scientifiques ont été intrigués par les formes inhabituelles de virus trouvées dans certains des environnements les plus difficiles de la Terre.

Les chercheurs étudiaient un de ces virus lorsqu’ils ont découvert qu’il possédait d’étranges propriétés qui lui permettaient de modifier sa forme. Bien qu’il ressemble normalement à un citron ou à un fuseau, le virus peut faire pousser des queues. La structure qui lui permet de faire cela, ont réalisé les scientifiques, explique probablement comment les anciens virus en forme de bâtonnet ont donné naissance à tous les virus en forme de fuseau que l’on voit aujourd’hui.

« Nous pouvons maintenant comprendre un nouveau principe dans la façon dont les protéines peuvent former l’enveloppe qui conditionne l’ADN dans un virus », a déclaré le chercheur principal Edward H. Egelman de l’UVA School of Medicine. « Cela a des implications non seulement pour comprendre comment certains virus ont évolué, mais peut potentiellement être utilisé pour de nouvelles façons de tout administrer, des médicaments aux vaccins. »

La forme des virus

Le virus qu’Egelman et ses collègues étudiaient, Sulfolobus monocaudavirus 1, ou SMV1, a une enveloppe protéique entourant l’ADN qui est en forme de fuseau ou de citron. Mais c’est un casse-tête depuis près de 20 ans de savoir comment de nombreuses copies de la même protéine peuvent s’assembler pour former une telle forme.

Egelman et son équipe ont pu révéler les propriétés étranges de SMV1 en utilisant la microscopie cryoélectronique de haute technologie et un traitement d’image avancé.

Les chercheurs ont découvert que le SMV1 contient des brins de protéines qui glissent les uns sur les autres, car ils sont « gras ». Ces sept brins de protéines ont été trouvés à la fois dans le corps et la queue du virus, et ils confèrent au virus une remarquable capacité à se métamorphoser. Plutôt que d’avoir une forme fixe, il peut gonfler comme un poisson-globe pour accueillir le matériel génétique. En même temps, ces brins forment une barrière impénétrable pour empêcher l’acide qui entoure les brins de détruire l’ADN à l’intérieur du virus.

Le virus est une menace redoutable pour les organismes unicellulaires qu’il infecte. Une fois infectés, les organismes hôtes se transforment en usines relativement géantes produisant plus de virus. Ces cellules hôtes grossissent jusqu’à 20 fois avant qu’une nouvelle armée de virus n’éclate.

Sur la base de leurs découvertes, Egelman et ses collaborateurs concluent que les virus d’aujourd’hui en forme de fuseaux ou de citrons ont probablement évolué à partir d’anciens ancêtres en forme de bâtonnets. Les virus en forme de bâtonnet ne pouvaient contenir qu’une quantité limitée d’ADN, et les propriétés « graisseuses » qui permettaient au SMV1 de changer de forme auraient permis aux virus ancestraux d’emballer plus de matériel génétique – un trait utile pour les virus, d’un point de vue évolutif.

« Les virus peuvent constituer de grandes menaces pour la santé humaine, comme nous le voyons dans la pandémie de COVID-19 », a déclaré Egelman, du département de biochimie et de génétique moléculaire de l’UVA. « Il est donc crucial que nous comprenions mieux comment les virus ont évolué. Mais nous pouvons aussi apprendre des virus et créer de nouvelles technologies basées sur les principes trouvés dans ces structures très simples. »

Les chercheurs ont publié leurs découvertes dans la revue scientifique Cellule.