Puissant outil de recherche COVID-19 : les scientifiques créent des versions non infectieuses du SRAS-CoV-2

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High-Biosafety Lab
Laboratoire de haute biosécurité

Avec les réplicons, la recherche sur le SRAS-CoV-2 n’a pas besoin de se limiter aux laboratoires à haute biosécurité. Crédit : Frank Veronsky/Université Rockefeller

Pour étudier un virus aussi infectieux que SRAS-CoV-2, les chercheurs doivent suivre des protocoles laborieux et avoir accès à des laboratoires à haute biosécurité. Cherchant à rendre ces enquêtes plus sûres, plus rapides et accessibles à davantage d’équipes à travers le monde, les virologues ont créé des réplicons du SRAS-CoV-2, des ARN auto-répliquants qui ne sont pas infectieux mais identiques au vrai virus.

Les réplicons imitent presque tous les aspects du cycle de vie viral. Leur ARN possède toutes les informations dont le virus a besoin pour se répliquer et faire des copies de lui-même, mais manque d’instructions pour faire des pointes, les protéines qui permettent au virus d’entrer et d’infecter les cellules humaines. Une fois introduit dans les cellules d’une boîte, un réplicon produit une descendance incapable de se propager aux cellules voisines.

« Avec ce système, les scientifiques seront en mesure d’étudier le SRAS-CoV-2 et ses variantes, de tester des médicaments contre lui et d’évaluer les anticorps neutralisants, le tout plus rapidement et dans des paramètres de biosécurité inférieurs », a déclaré le lauréat du prix Nobel Charles M. Rice, un virologue de Rockefeller qui a codirigé les travaux avec Volker Thiel du Université de Berne et Institut de virologie et d’immunologie. L’étude est publiée dans la revue Science.

Démonter les roues

Les systèmes de réplicons se sont avérés essentiels dans le développement de médicaments contre d’autres virus, y compris l’hépatite C. Une fois que Rice et d’autres avaient créé des réplicons de l’hépatite C, d’autres scientifiques ont pu développer des médicaments puissants et sûrs qui peuvent guérir efficacement cette infection virale chronique.

Les réplicons sont généralement créés en clonant des génomes d’ARN viraux dans ADN fragments dans le tube à essai qui peuvent ensuite être utilisés pour fabriquer de l’ARN artificiellement. Mais cette méthode ne fonctionne pas bien pour l’ARN du coronavirus, car elle est exceptionnellement longue. Les chercheurs ont donc adopté une approche différente, en utilisant une plate-forme développée par le groupe de Volker Thiel, qui permet d’assembler des génomes de coronavirus à partir de fragments plus petits dans la levure, au lieu du tube à essai.

En utilisant cette approche, ils ont créé un génome de coronavirus dépourvu du segment d’ARN avec les instructions pour la protéine de pointe.

« Si le virus était une voiture de course, nous avons créé une version sans roues. Il a le moteur et toutes les pièces qui lui permettraient de se déplacer, mais il ne peut aller nulle part », explique Joseph Luna, post-doctorant au laboratoire Rice et co-premier auteur.

La suppression de la protéine de pointe pose cependant un problème. De nombreuses études en cours se concentrent sur cette composante même du SRAS-CoV-2 – c’est la cible principale de la thérapie par anticorps monoclonaux, par exemple. Pour rendre les réplicons utiles pour la recherche sur des thérapies telles que les anticorps, l’équipe a exprimé la protéine de pointe séparément aux côtés du réplicon. Les résultats ont été des particules de délivrance de réplicons, des virus à usage unique qui peuvent délivrer des réplicons dans les cellules. Ces particules sont capables de pénétrer dans les cellules de la même manière que les particules de coronavirus, mais leur infectiosité est limitée à exactement un cycle de vie viral.

Un large champ d’applications

Les scientifiques disent que leurs réplicons peuvent être utilisés pour sonder comment le virus détourne la propre machinerie de la cellule et comment il génère de nouvelles copies de lui-même. De plus, ils pourraient permettre d’identifier les protéines humaines sans lesquelles le virus ne peut pas se répliquer. Comme preuve de concept, l’équipe a examiné les effets de TMEM41B, une protéine humaine jugée auparavant nécessaire à la réplication du SRAS-CoV-2. Tout comme le coronavirus authentique, les réplicons ne pouvaient pas se répliquer dans les cellules dépourvues de cette protéine.

Les réplicons peuvent également être utilisés pour cribler des bibliothèques chimiques pour des composés médicamenteux capables de bloquer la réplication virale. Dans d’autres expériences, l’équipe a incubé les réplicons avec du remdesivir, un antiviral connu pour inhiber le virus. «Nous avons découvert qu’il inhibe le réplicon aux mêmes concentrations qu’il inhibe le virus réel», explique le co-premier auteur Inna Ricardo Lax, post-doctorant au laboratoire Rice. « Cela montre que le système de réplicon peut être une alternative fiable pour le SARS-CoV-2 pour tester différents médicaments. »

Référence : « Réplication et livraison à cycle unique de réplicons SARS-CoV-2 » par Inna Ricardo-Lax, Joseph M. Luna, Tran Thi Nhu Thao, Jérémie Le Pen, Yingpu Yu, H.-Heinrich Hoffmann, William M. Schneider , Brandon S. Razooky, Javier Fernandez-Martinez, Fabian Schmidt, Yiska Weisblum, Bettina Salome Trüeb, Inês Berenguer Veiga, Kimberly Schmied, Nadine Ebert, Eleftherios Michailidis, Avery Peace, Francisco J. Sánchez-Rivera, Scott W. Lowe, Michael P. Rout, Theodora Hatziioannou, Paul D. Bieniasz, John T. Poirier, Margaret R. MacDonald, Volker Thiel et Charles M. Rice, 14 octobre 2021, Science.
DOI : 10.1126/science.abj8430

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