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Une protéine particulière facilite l’infection des cellules par le SARS-CoV-2

L'espoir d'identifier des voies de développement pour de nouveaux traitements.

protéine particulière facilite infection cellules SARS-CoV-2 couv
| Shutterstock

Au cours des derniers mois, les virologues sont parvenus à mettre en évidence le mécanisme global d’infection des cellules humaines par le coronavirus SARS-CoV-2, basé sur la protéine Spike. Cependant, la question de savoir pourquoi le virus est aussi infectieux et comment il pénètre aussi facilement les cellules demeure toujours sans réponses précises. Toutefois, une équipe de chercheurs pourraient avoir trouvé l’élément clé répondant à ces interrogations : la neuropiline-1. Cette petite protéine de surface permettrait en effet, par sa liaison au virus, de faciliter son mécanisme d’infection des cellules. Une découverte qui pourrait déboucher sur le développement de nouveaux traitements antiviraux.

Dans le cadre d’une percée majeure, une équipe internationale de biochimistes, dirigée par l’Université de Bristol, a potentiellement identifié ce qui rend le SRAS-CoV-2 hautement infectieux et capable de se propager rapidement dans les cellules humaines. Les résultats, publiés dans la revue Science, décrivent comment la capacité du virus à infecter les cellules humaines peut être réduite par des inhibiteurs qui bloquent une interaction nouvellement découverte entre le virus et l’hôte, démontrant un traitement antiviral potentiel.

Contrairement aux autres coronavirus, qui provoquent des rhumes et des symptômes respiratoires légers, le SARS-CoV-2, l’agent causal de la COVID-19, est hautement infectieux et transmissible. Jusqu’à présent, des questions importantes sont restées sans réponse quant à savoir pourquoi le SARS-CoV-2 infecte facilement les organes en dehors du système respiratoire, tels que le cerveau et le cœur.

Le rôle essentiel de la protéine Spike dans le processus d’infection

Pour infecter les humains, le SARS-CoV-2 doit d’abord se fixer à la surface des cellules humaines qui tapissent les voies respiratoires ou intestinales. Une fois attaché, le virus envahit la cellule puis réplique plusieurs copies de lui-même. Les virus répliqués sont ensuite libérés, conduisant à la transmission du SARS-CoV-2.

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Le processus de fixation et d’invasion des cellules humaines par le virus est réalisé par une protéine virale, appelée protéine « Spike » (ou protéine de pointe). Comprendre le processus par lequel la protéine « Spike » reconnaît les cellules humaines est essentiel pour le développement de thérapies antivirales et de vaccins pour traiter la COVID-19.

Protéine Spike et neuropiline-1 : leur liaison facilite l’infection

Dans cette étude révolutionnaire, les groupes de recherche de la Faculté des sciences de la vie de Bristol ont utilisé plusieurs approches pour découvrir que le SARS-CoV-2 reconnaît une protéine appelée neuropiline-1 à la surface des cellules humaines pour faciliter l’infection virale. « En examinant la séquence de la protéine Spike, nous avons été frappés par la présence d’une petite séquence d’acides aminés qui semblait imiter une séquence protéique trouvée dans les protéines humaines qui interagissent avec la neuropiline -1 », écrivent les chercheurs.

structure complexe protéique liaison neuropiline Spike
Structure du complexe protéique de liaison entre la neuropiline-1 (NRP1, orange) et la protéine Spike (violet). Crédits : James L. Daly et al. 2020

« Cela nous a conduits à proposer une hypothèse simple : la protéine Spike du SARS-CoV-2 pourrait-elle s’associer à la neuropiline-1 pour favoriser l’infection virale des cellules humaines ? De façon claire, en appliquant une gamme d’approches structurelles et biochimiques, nous avons pu pour établir que la protéine Spike du SARS-CoV-2 se lie effectivement à la neuropiline-1 ».

Vers le développement de nouveaux antiviraux

« Une fois que nous avons établi que la protéine Spike se liait à la neuropiline-1, nous avons pu montrer que l’interaction sert à renforcer l’invasion par le SARS-CoV-2 des cellules humaines cultivées en culture cellulaire. Surtout, en utilisant des anticorps monoclonaux – des protéines créées en laboratoire qui ressemblent à des anticorps naturels – ou un médicament sélectif qui bloque l’interaction, nous avons pu réduire la capacité du SARS-CoV-2 à infecter les cellules humaines. Cela sert à mettre en évidence la valeur thérapeutique potentielle de notre découverte dans la lutte contre la COVID-19 ».

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microscope cellules neuropiline SARS-CoV-2
Observation au microscope de cellules humaines infectées, avec et sans présence de neuropiline-1. Crédits : James L. Daly et al. 2020

Parallèlement, des scientifiques de l’Université technique de Munich en Allemagne et de l’Université d’Helsinki, en Finlande, ont indépendamment découvert que la neuropiline-1 facilite l’entrée et l’infection des cellules par le SARS-CoV-2. « Pour vaincre la COVID-19, nous nous fierons à un vaccin efficace et à un arsenal de thérapies antivirales. Notre découverte de la liaison de Spike à la neuropiline-1 et son importance pour l’infectiosité virale fournit une voie jusqu’alors méconnue pour les thérapies antivirales, donnant un espoir de pouvoir freiner la pandémie actuelle de COVID-19 », concluent les auteurs.

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Vidéo expliquant la découverte des chercheurs :

Sources : Science

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