Comprendre l'expansion des virus
Pendant la maturation, la coque protéique subit une modification conformationnelle importante du stade de pro-capside au stade de capside pendant laquelle le génome est «encapsidé» en son sein. Le siphophage HK97 est un système modèle grâce auquel les stades intermédiaires peuvent être isolés pour étudier les transitions structurelles sous-jacentes. Le projet HK97 MATURATION («Structural studies of HK97 bacteriophage assembly and maturation»), financé par l'UE, a tenté d'élucider la réorganisation mécano-chimique et les mécanismes associés, à savoir la thermodynamique et l'aspect énergétique. De plus amples informations à ce sujet permettraient de développer des thérapies ciblées avec HK97 comme système d'administration dans des applications médicales nanotechnologiques. L'assemblage de HK97 implique une série d'étapes dont l'auto-assemblage de la pro-capside, la protéolyse enzymatique, l'expansion (un changement conformationnel important) et la réticulation covalente. Ces dynamiques sont associées à des changements en termes d'énergie libre. Plus particulièrement, la cascade d'évènements est ponctuée par les processus irréversibles de protéolyse et de réticulation qui restreignent les barrières cinétiques et apportent une nouvelle stabilité aux entités formées. Les scientifiques ont exploité une mutation de sous-unités de HK97 (sans protéase) qui empêche la formation d'interactions non covalentes similaires ou de réticulation et d'un système d'expression spécialisé. Les outils arrêtent la maturation à la première étape intermédiaire d'expansion (étape intermédiaire 1) avant la réticulation. L'équipe a ainsi comparé les états intermédiaires aux particules de capside II mûres obtenues d'une pro-capside I chargée en protéase. La caractérisation a été effectuée par des techniques de microscopie cryo-électronique, y compris la cristallographie à rayons X, la microscopie électronique et la tomographie avec des protocoles de particules uniques. Les expériences ont permis l'identification du rôle mécanique du mécanisme de cliquet brownien à maturité. La théorie du cliquet brownien décrit comment des fluctuations non équilibrées peuvent induire une force mécanique et un mouvement dans des conditions spéciales. Elle a été appliquée à des modèles de moteurs moléculaires. Des chercheurs ont déterminé la structure sous-nanométrique de la particule d'état intermédiaire d'expansion I non réticulée. Les conformations de sous-unités de la coque observées indiquent que l'émission des souches structurelles apporte l'énergie nécessaire à la réticulation et à la maturation capsidique. De plus, la nature exothermique de la maturation semble être le résultat d'interactions qui stabilisent les états intermédiaires en aval. Le projet HK97 MATURATION a réussi à élucider les mécanismes encourageant la transition virale d'une particule fragile non infectieuse initialement assemblée en un virion infectieux stable. Ces travaux apportent une contribution importante au développement de thérapies antivirales pour de nombreuses maladies infectieuses.
Mots‑clés
Capside, virus, HK97, bactériophage, état intermédiaire d'expansion, réticulation
