Mieux comprendre les mécanismes moléculaires de formation de certains virus

(Haut) Image par cryo-microscopie électronique de virus entièrement reconstitués

(Haut) Image par cryo-microscopie électronique de virus entièrement reconstitués. La barre d'échelle vaut 30 nm. (Bas) Représentation schématique d'un virus en cours d'assemblage sur un paysage d'énergie libre. La capture des sous-unités manquantes (gris) sur le génome (bleu) et l'auto-organisation structurale se produisent de manière synchrones.

Une équipe du Laboratoire de Physique des Solides (Univ Paris-Sud/CNRS), impliquant également des chercheurs de l’Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (Univ Paris-Sud/CNRS/CEA), du Laboratoire Léon Brillouin (CNRS/CEA) et de l’European Synchrotron Radiation Facility, a élucidé la dynamique d’assemblage d’un virus de plante qui possède une coque à 20 faces ou icosaédrique. A partir des protéines et de l’ARN génomique purifiés, ils ont suivi la reconstitution spontanée du virus par une méthode perfectionnée de diffusion des rayons X. Cette étude contribue à mieux comprendre les mécanismes moléculaires de formation d’une vaste classe de virus, à savoir, les virus icosaédriques à ARN, en vue de développer des stratégies thérapeutiques pour bloquer leur réplication.

Le virus de la marbrure chlorotique de la cornille (CCMV en anglais) est un virus à ARN infectant une variété de haricot. Il possède une coque, appelée capside, faite de 90 sous-unités protéiques arrangées en une structure icosaédrique, c’est à dire avec 20 faces. Les molécules d’ARN encodant le génome nécessaire à la réplication du virus sont enfermées dans la capside. La survie du virus repose en partie sur sa capacité à s’auto-assembler rapidement, et sans défaut, au sein de la cellule hôte. Très peu de mesures expérimentales sont à ce jour disponibles du fait de la difficulté à détecter des molécules biologiques sur une large gamme d’échelles de temps.

Le virus a été reconstitué à partir des sous-unités protéiques et d’ARN génomique purifiés, et son auto-assemblage a été suivi par une méthode de diffusion des rayons X avec une source synchrotron. Une capside vide s’assemble séquentiellement et nécessite un positionnement précis des sous-unités au cours du processus. Pour un virus complet, en revanche, le génome agit comme un support d’assemblage et capture en moins d’une seconde un grand nombre de sous-unités pour former un complexe désordonné. Ce dernier s’auto-organise sur des temps longs tout en poursuivant la capture des sous-unités manquantes, et donne lieu à la capside protectrice. Ce mécanisme serait avantageux, à la fois pour associer rapidement les composants élémentaires du virus, mais aussi pour assurer la sélectivité du génome et corriger les éventuelles erreurs d’assemblage.