Dans un article publié dans le magazine Progrès scientifiquefournir aux scientifiques un outil permettant d’observer les interactions entre le génome viral du virus de la grippe et ses protéines associées à une résolution de 5 Å ou 10-dix mètres (cinq angström sont pour un homme ce qu’un homme est diamètre de 41 soleils). Ils ouvrent ainsi la voie à une meilleure compréhension des mécanismes qui permettent l’assemblage et la réplication de ce virus sous stricte surveillance.
Le virus de la grippe provoque chaque année d’importantes épidémies, touchant 2 à 6 millions de personnes en France. Les souches virales responsables de ces épidémies annuelles sont très proches de celles qui infectent d’autres espèces, ce qui suscite des craintes permanentes quant à l’émergence de nouvelles formes franchissant la barrière des espèces. Depuis octobre 2021, l’Europe subit en effet une épizootie très écœurant (AIHP) la plus dévastatrice qu’elle ait jamais connue. Il s’agit d’une maladie virale très contagieuse qui touche aussi bien les oiseaux domestiques que sauvages. Les différentes souches de grippe doivent donc rester sous surveillance très étroite à tout moment en raison de la classification du virus de la grippe comme agent pathogène à fort potentiel pandémique par l’OMS.
Il est tout aussi important que les scientifiques comprennent mieux les mécanismes qui peuvent les amener à muter ou à s’adapter à d’autres organismes. Dans cet article publié dans le magazine Progrès scientifiqueLes scientifiques ont développé une méthode pour…organisation de son génome à l’échelle atomique.
Ce génome est constitué de huit molécules d’ARN simple brin. Chacune est recouverte de multiples copies de nucléoprotéines virales et leurs extrémités interagissent avec une ARN polymérase (un type de copieuse essentielle à la prolifération virale) pour former le complexe ribonucléoprotéique (RNP). Extraites directement du virus et observées en microscopie électronique, les RNP ont un architecture complexe, extrêmement flexible et dynamique. Jusqu’à présent, leur observation par cryo-microscopie électronique (cryo-EM) n’avait pas permis d’étudier les détails de la microscopie positionnement de la nucléoprotéine avec l’ARN viral.
227 000 segments triés pour obtenir un modèle avec une résolution de 5 Å
Dans cet article publié dans le magazine Progrès scientifiqueles scientifiques ont décidé de ne pas commencer avec des complexes ribonucléoprotéiques purifiés à partir de virus. En s’appuyant sur leur expertise acquise au cours de la dernière décennie dans l’expression et la purification de la nucléoprotéine virale recombinante (c’est-à -dire produite in vitro), ils ont développé un protocole permettant l’auto-assemblage de particules de type RNP in vitro de ces nucléoprotéines avec de petites sondes d’ARN. En développant cette approche, ils ont pu produire beaucoup plus de matériel biologique qu’à partir du virus, une condition essentielle pour mener une étude à haute résolution avec cryo-EM.
Chaque particule se trouve dans des orientations spatiales différentes, il est donc nécessaire de disposer d’un grand ensemble de données. Lors du traitement des données, 227 000 segments de la plus haute qualité ont été utilisés pour générer un premier modèle tridimensionnel avec une résolution nanométrique. Pour permettre à ce modèle de souffrir de la flexibilité inhérente aux particules de type RNP produites, un raffinement local a été réalisé bien à un modèle avec une résolution de 5 Å.
Une reconstruction 3D haute résolution pour comprendre les mécanismes d’assemblage et de réplication du virus
Les scientifiques disposent désormais d’une reconstruction 3D haute résolution de ces particules, similaire aux RNP de la grippe. Il devient ainsi possible de comprendre comment les molécules nucléoprotéiques interagissent entre elles au sein de cette architecture complexe et flexible. Ce mode deInteraction est très similaire à ce qui est observé dans les structures tridimensionnelles obtenues par diffraction Rayons X.
(A) Représentation schématique d’un virion du virus de la grippe et d’un RNP. Micrographies de (B) RNP virales extraites de virus ou (C) de particules de type RNP assemblées in vitro à l’aide de NP recombinantes et de petits ARN synthétiques. (D) Modèle antiparallèle d’empaquetage du génome de la grippe[DB1] [c2] généré à partir de la reconstruction haute résolution de particules similaires aux RNP. Les molécules NP représentées à la surface sont disposées en deux brins antiparallèles (colorés respectivement dans un dégradé de jaune et de violet) et l’ARN est vert, ce qui contribue à la stabilisation de l’architecture. Les dégradés de couleur indiquer la polarité de chaque brin qui compose le RNP.
© Florian CHENAVIER & Thibaut CRÉPIN
Cette reconstruction tridimensionnelle à résolution subnanométrique obtenue par cryo-EM permet pour la première fois d’envisager l’arrangement des ARN au sein de complexes ribonucléoprotéiques. Si l’ARN semble participer à la structuration de cette architecture complexe, il peut glisser librement à la surface des protéines, le rendant sans doute facilement accessible à l’ARN polymérase lors du cycle viral du virus grippal. Cette étude ouvre donc la possibilité de comprendre à terme les mécanismes qui permettent l’assemblage du virus et sa réplication.
Référence:
Florian Chenavier et coll. La structure Cryo-EM de la nucléocapside hélicoïdale de la grippe révèle les interactions NP-NP et NP-ARN comme modèle d’encapsidation du génome.Direction scientifique.9,eadj9974(2023).
EST CE QUE JE:10.1126/sciadv.adj9974
