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Comment un virus s’auto-organise en corrigeant ses erreurs


Les virus à ARN constituent une famille d’agents infectieux aux conséquences sanitaires et économiques parfois dramatiques comme nous le vivons actuellement. Au cours d’un cycle de vie, les composants viraux, synthétisés à son insu par la cellule hôte, s’assemblent spontanément pour former de nouvelles particules virales prêtes à infecter les cellules saines voisines, selon un processus encore mal compris. Dans un article récent, des physiciens théoriciens (Univ. de Californie Riverside) et des expérimentateurs du LPS ont identifié conjointement des facteurs qui pilotent l’auto-organisation de virus icosaédriques.

Certains de ces virus à ARN se présentent comme une simple coque protéique de symétrie icosaédrique protégeant leur génome. Le processus d’assemblage de ces coques est difficile à étudier, notamment de par le fait qu’il est souvent indispensable in vitro de passer par des conditions non physiologiques – un milieu acide par exemple – pour aboutir à des objets parfaitement symétriques. Des physiciens théoriciens de l’Université de Californie à Riverside et des expérimentateurs du LPS ont identifié conjointement des facteurs qui pilotent l’auto-organisation de virus icosaédriques. Le chemin d’assemblage présente une barrière d’énergie qui s’est avérée abaissée par une augmentation de la concentration des composants. La diffusion des rayons X aux petits angles ainsi que la cryomicroscopie électronique ont révélé une transition désordre-ordre au sein des objets, qui devenaient morphologiquement identiques à des virus natifs à forte concentration, et ce, dans des conditions physiologiques. Des simulations numériques Monte Carlo ont confirmé cet effet et ont démontré que l’énergie élastique de la coque protéique permet de corriger les erreurs d’assemblage. Ces travaux expliquent, au moins en partie, comment des particules virales avec un ordre icosaédrique s’auto-organisent dans différentes conditions, y compris physiologiques.

Simulations Monte Carlo montrant l’auto-organisation d’une coque virale (à gauche) et image en cryomicroscopie électronique de virus assemblés in vitro (à droite).

Contact

Guillaume TRESSET

Référence

How a Virus Circumvents Energy Barriers to Form Symmetric Shells
Sanaz Panahandeh, Siyu Li, Laurent Marichal, Rafael Leite Rubim, Guillaume Tresset, Roya Zandi
ACS Nano 14, 3170-3180 (2020)
doi:10.1021/acsnano.9b08354