Une série de mesures de diffusion de neutrons a révélé la structure de l’ADN viral avec des détails sans précédent, apportant un nouvel éclairage sur les changements qui rendent l’ADN plus fluide à des températures proches de celle du corps humain. Selon les chercheurs de l’Université de Lund, en Suède, qui ont effectué les mesures, ces changements structurels contribuent à expliquer la rapidité avec laquelle les virus libèrent de l’ADN dans les cellules hôtes, facilitant ainsi l’infection.
Contrairement aux bactéries ou aux champignons, les virus ne peuvent survivre sans hôte. Une fois qu’ils infectent une cellule, ils produisent de nouvelles particules virales qui infectent ensuite d’autres cellules. Pour protéger entre-temps les informations génétiques du virus, l’ADN viral est généralement enfermé dans une enveloppe protéique appelée capside.
Dans le dernier ouvrage, chef d'équipe Alex Malévitch et ses collègues se sont concentrés sur les virus phages, c’est-à-dire ceux qui attaquent les bactéries. En utilisant les neutrons du centre de recherche synchrotron du Institut national américain des normes et de la technologie (NIST) à Gaithersburg, dans le Maryland, ils ont photographié la structure de l'ADN du virus et sa densité à l'intérieur de la capside en fonction de la température.
"La technique que nous avons utilisée s'appelle la diffusion de neutrons aux petits angles (SANS), qui n'est généralement pas utilisée pour la recherche en microbiologie", explique Evilevitch. "En exposant les virus bactériens phages au faisceau de neutrons, nous pourrions révéler les détails structurels de l'ADN viral emballé avec une résolution atomique."
Rôle central pour la cinétique de livraison
Les chercheurs ont entrepris ce travail pour donner suite à leur découverte antérieure selon laquelle la structure de l'ADN à l'intérieur de la capside subit un changement structurel soudain lorsqu'elle est exposée à une température de 37 °C. Il s’agit de la température normale du corps humain, et cela implique que la structure joue un rôle central dans la manière dont le virus délivre son matériel génétique dans une cellule – la première étape d’une infection. Notamment, l’ADN contenu dans les virus est conditionné à une très haute densité et est des centaines de fois plus long que le diamètre de la capside. Même ainsi, lors de l’infection, l’ADN est rapidement éjecté de la capside par un seul pore.
Comment cela se produit est un casse-tête, dit Evilevitch. "En raison de la densité élevée d'emballage de l'ADN dans la capside et de la séparation de seulement quelques angströms entre les surfaces voisines chargées négativement de l'ADN, il existe une forte friction électrostatique qui empêche l'éjection de l'ADN", explique-t-il. "Nous avons donc décidé d'étudier comment la température affecte la structure du génome viral, car on sait qu'à une température corporelle optimale (37°C), les virus peuvent rapidement éjecter leur ADN fluide."
Les chercheurs ont décidé d'utiliser une approche atypique pour l'imagerie neutronique, car SANS permet une correspondance de contraste, ce qui rend les capsides protéiques effectivement invisibles au faisceau de neutrons. Cela leur a permis de se concentrer plutôt sur le contenu de la capside, et donc de découvrir les détails de la forme et de la densité de l’ADN.
Deux phases
« Nous avons démontré, pour la première fois, que l’ADN à l’intérieur d’une capside virale coexiste en deux phases : une phase de haute densité ordonnée hexagonalement à la périphérie de la capside et une phase de faible densité, moins ordonnée, semblable à un fluide, au cœur de la capside. la capside », raconte Evilevitch Monde de la physique. "Les augmentations de température déclenchent une transition dans l'ADN où une partie de l'ADN ordonné en périphérie se déplace vers la phase moins ordonnée au centre, ce qui permet à l'éjection de l'ADN du virus dans une cellule de commencer."
Selon Evilevitch, ces résultats montrent que la température joue un rôle important dans le processus d’infection et que la diffusion des neutrons est un outil utile pour étudier la structure des génomes viraux à l’intérieur des capsides virales.
Les neutrons révèlent les secrets de l'auto-assemblage
L'équipe de Lund optimise actuellement son approche utilisant la lumière neutronique pour étudier les changements de densité dans l'ADN contenu dans le virus de l'herpès humain de type 1. "Ces connaissances seront importantes pour comprendre le mécanisme d'éjection de l'ADN, qui à son tour pourrait contrôler l'évolution de l'infection", explique Evilevitch. "Cela peut être latent (dormant) ou lytique (actif et où le virus se réplique rapidement)."
Jusqu’à présent, Evilevitch et ses collègues n’ont observé en laboratoire que des changements de densité d’ADN dans des cultures cellulaires. Des analyses prenant en compte des facteurs tels que la réponse immunitaire et la manière dont ils affectent l’évolution de l’infection seront nécessaires à l’avenir, affirment-ils.
En fin de compte, les chercheurs estiment que les résultats de cette étude, détaillés dans PNAS, pourrait aider les scientifiques à mieux comprendre comment l’ADN quitte un virus et pénètre dans une cellule hôte – ce qui pourrait être important pour développer des techniques permettant d’activer et de désactiver les virus. Cela pourrait à son tour contribuer au développement de nouveaux agents antiviraux.
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- La source: https://physicsworld.com/a/viruses-change-structure-at-the-temperature-of-the-human-body-to-better-infect-us/
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