Une nouvelle étude sur la stabilité mécanique des liaisons entre la protéine de pointe du virus SARS-CoV-2 et ses récepteurs sur les cellules humaines pendant l'infection a révélé des différences dans la stabilité de liaison des variantes virales telles qu'Omicron et Delta. Cette découverte, réalisée par des chercheurs des Pays-Bas, d’Allemagne et des États-Unis, pourrait aider à expliquer pourquoi certaines variantes se propagent plus rapidement que d’autres.

Le SRAS-CoV-2, le virus responsable du COVID-19, contient quatre protéines structurelles : l'enveloppe (E) ; membrane (M); nucléocapside (N); et pointe (S). Les protéines M, E et S sont essentielles à l'assemblage et à la formation de la couche la plus externe du virus, y compris les mécanismes par lesquels le virus pénètre dans les cellules hôtes. La protéine N, quant à elle, encapsule l’information génétique du virus.

Technique de la pince magnétique

Dans le nouveau travail, une équipe dirigée par un physicien Jan Lipfert of Université d'Utrecht aux Pays-Bas a utilisé une technique très sensible appelée pince magnétique pour étudier les propriétés biomécaniques des liaisons chimiques du virus SARS-CoV-2 dans des conditions qui imitent celles des voies respiratoires humaines. Leur test utilise une construction protéique qui combine le domaine de liaison au récepteur du virus (essentiellement la pointe de la protéine de pointe) et le domaine extracellulaire connu sous le nom d'ACE2 (le récepteur cellulaire du virus et un point d'entrée clé dans les cellules humaines). Ces deux composants sont reliés via un lieur peptidique flexible.

"De plus, notre construction comporte des étiquettes peptidiques pour la fixer avec une extrémité à une surface et avec une extrémité à une petite perle magnétique", explique Lipfert. « En utilisant cette construction, nous pouvons appliquer des forces précisément calibrées à l’interface de la protéine virale liée à son récepteur cellulaire. »

Puisque les deux partenaires de liaison sont connectés par un lieur, ils peuvent se relier après la rupture du lien, ajoute-t-il. "Cela nous permet d'étudier les interactions encore et encore, avec différentes forces."

Liaison plus forte

Les chercheurs ont découvert que même si toutes les variantes majeures du SRAS-CoV-2 (y compris Alpha, Beta, Gamma, Delta et Omicron) ont une affinité de liaison plus élevée pour les cellules humaines que la souche d'origine, la liaison de la variante Alpha est particulièrement stable mécaniquement. Cela pourrait expliquer pourquoi il s’est propagé si rapidement fin 2020 et début 2021, dans des populations peu ou pas immunisées contre le virus.

Ils ont également constaté, cependant, que les variantes Delta et Omicron les plus récentes ne se lient pas nécessairement plus fortement que les autres, ce qui signifie que d’autres processus doivent être pris en compte pour prédire quelles variantes pourraient devenir plus répandues.

Lipfert et ses collègues affirment que leur idée initiale, au début de la pandémie, était d’utiliser la spectroscopie de force pour étudier comment le coronavirus se lie aux cellules. «En février et mars 2020, nous nous demandions comment notre expertise en biophysique pourrait contribuer à lutter contre la pandémie mondiale», explique Lipfert. « Pendant que nous travaillions au développement du premier test, qui a été détaillé dans une prépublication à l’automne 2020 et finalement publié dans PNAS, les différentes variantes préoccupantes ont émergé et se sont répandues dans le monde entier. Cela nous a naturellement amené à nous poser la question de savoir si notre test pouvait également être utilisé pour rechercher des différences entre les variantes.

L'équipe, qui comprend également des scientifiques de LMU Munich et par Université technique de Munich, L'Université de Stanford, Université de Washington ainsi que Université Auburn, espère utiliser son test et sa méthodologie pour comprendre les effets des mutations en détail et même prédire de nouvelles variantes à l'avenir. Cela pourrait nous aider à garder une longueur d’avance sur le virus en développant des vaccins actualisés, affirment-ils.

«Nous aimerions également utiliser notre méthode pour tester de nouvelles variantes prédites et observées du coronavirus», Lipfert raconte le monde de la physique. « De plus, nous pensons que notre approche pourrait être très utile pour comprendre les interactions hôte-pathogène de manière plus générale. »

Leur étude est publiée dans Natural Nanotechnology.

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• La source: https://physicsworld.com/a/physical-forces-explain-why-some-covid-variants-are-more-virulent-than-others/