Santé et médecine
Un modèle du SARS-CoV-2 améliore la recherche et le développement de médicaments
Sous la direction du prix Nobel Charles Rice de l’Université Rockefeller et de Volker Thiel de l’Université de Berne et de l’Institut de virologie et d’immunologie, des chercheur·euse·s ont mis au point un modèle non contagieux du SARS-CoV-2 qui permet d’étudier plus facilement, plus rapidement et plus sûrement le virus et ses nouveaux variants. Ce modèle réaliste permet en outre de tester les médicaments de manière plus efficace.
Même si les vaccins sont aujourd’hui disponibles en quantités suffisantes dans le monde et d’autres médicaments arrivent sur le marché, le risque demeure de voir apparaître de nouveaux variants du SARS-CoV-2 encore plus contagieux ou échappant à la protection vaccinale. Plus les propriétés de ces variants sont caractérisées rapidement, plus vite des mesures pourront être prises pour les combattre.
Les recherches sur le SARS-CoV-2 doivent être menées dans des laboratoires de haute sécurité biologique, ce qui nécessite beaucoup de temps et exclut même certains types d’expériences. Ces expériences comprennent par exemple le dépistage génétique de constituants cellulaires qui sont indispensables pour l’infection et la réplication virales et représentent donc l’une des meilleures cibles pour les médicaments.
Un virus désamorcé
Les chercheuses et chercheurs de l’équipe de Charles M. Rice de l’Université Rockefeller, l’un des lauréats du prix Nobel de médecine de l’année dernière, et de Volker Thiel de l’Université de Berne et de l’Institut de virologie et d’immunologie ont mis au point un nouveau modèle du SARS-CoV-2. Ce modèle sépare la protéine spike et la « machinerie de réplication » du coronavirus. La méthode utilisée par les scientifiques a consisté à séquencer en laboratoire l’intégralité du génome du coronavirus sans la protéine spike et à introduire un deuxième « plan de construction » de la protéine spike dans les cellules.
Une fois introduit dans les cellules, le plan de construction du coronavirus « sans protéine spike », également appelé réplicon d’ARN, peut suivre toutes les étapes du cycle de vie du virus, mais ne peut pas produire de nouvelles particules infectieuses de coronavirus. Ce n’est que si les mêmes cellules contiennent le gène spike qu’elles peuvent produire des particules analogues à un virus dotées de protéines spike. Ces particules contiennent l’intégralité du génome viral à l’exception du plan de construction de la protéine spike – ce dernier reste dans les cellules productrices. Les nouvelles particules peuvent ensuite être utilisées pour infecter d’autres cellules afin d’imiter une infection naturelle. Ces nouvelles cellules infectées ne comportant pas non plus le plan de construction de la protéine spike, elles ne sont cependant pas en mesure de produire elles-mêmes de nouvelles particules virales susceptibles d’infecter d’autres cellules. Les mesures de sécurité biologique appliquées en laboratoire peuvent donc être allégées. L’étude sur le nouveau modèle a été publiée dans la revue scientifique Science.
Un avantage décisif
« Des systèmes similaires avaient déjà été présentés dans le passé, mais il y a une différence décisive entre ces systèmes et le nôtre », explique Volker Thiel, dernier auteur de l’étude avec Charles M. Rice. Dans les systèmes précédents, le génome du SARS-CoV-2 avait également été divisé en deux parties, dont l’une contenait aussi tout le génome sauf une protéine importante pour la structure du virus. Là aussi, cette protéine a été produite séparément. Mais, dans ces systèmes, il ne s’agissait pas de la protéine spike. Le nouveau modèle permet de mieux étudier les propriétés de la protéine spike. C’est un grand avantage : « Jusqu’à présent, ce sont les mutations de la protéine spike qui ont suscité le plus d’inquiétude concernant les nouveaux variants », poursuit Volker Thiel.
Plus de simplicité et de sécurité
« Si la modification de l’une ou l’autre partie du génome divisé peut ne pas sembler cruciale, elle l’est pourtant », souligne Volker Thiel. L’ensemble du génome du SARS-CoV-2- se compose d’environ 30 000 lettres, ce qui le rend difficile à manipuler, à modifier et à produire même avec les méthodes de biologie moléculaire modernes. Le plan de construction génomique de la protéine spike se compose de moins de 5 000 lettres. Il est par conséquent beaucoup plus facile à manipuler et à modifier. « Dans notre modèle, la plus petite partie du génome de la protéine spike du virus, où se produisent la majorité des mutations posant problème, peut donc être manipulée assez facilement, tandis que la deuxième partie du génome, la plus grande, reste constante », poursuit Volker Thiel.
Grâce à cette imitation du SARS-CoV-2, l’étude simultanée des propriétés de la protéine spike et de la « machinerie de réplication » est grandement facilitée. Les chercheur·euse·s ont pu comparer le nouveau système avec le virus naturel et montrer que l’efficacité des médicaments antiviraux peut être étudiée de la même manière. Ainsi, le modèle a été inhibé par les médicaments antiviraux existants comme le virus naturel. « Le modèle peut donc aussi servir à tester de nouveaux principes actifs – mais dans des conditions beaucoup plus sécurisées », conclut Volker Thiel.
L’étude a été financée par le Fonds national suisse (FNS). Volker Thiel est membre du Pôle de recherche national NCCR RNA & Disease.