DECOUVERTE. Le code secret des virus
Par Lise Loumé

Publié le 05-02-2015 à 18h21

Des chercheurs britanniques ont découvert un code génétique qu'utiliseraient de nombreux virus, dont celui de la grippe et de la polio, afin d'infecter efficacement leur hôte.

DÉCOUVERTE. Des chercheurs de l'Université de Leeds au Royaume-Uni viennent de découvrir un code génétique qu'utiliseraient de nombreux virus, dont celui de la grippe et de la polio, afin d'infecter leur hôte. D'après leurs résultats publiés dans PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), ce code est inclus dans l'ARN du virus (acide ribonucléique), son matériel génétique (l'équivalent de l'ADN chez les humains). "Si vous comparez les processus biologiques à une guerre, dîtes-vous qu'il s'agit des signaux cryptés qui permettent à un virus de se déployer efficacement", décrit Peter Stockley, principal auteur de l'étude.

 La machine Enigma des virus à ARN
Les chercheurs comparent même le déchiffrage de ce code à un autre, historique : celui de la fameuse machine Enigma, utilisée par l'armée allemande pendant la seconde Guerre mondiale pour chiffrer ses communications, et que le mathématicien Alan Turing, avec les chercheurs de Bletchley Park au Royaume-Uni, finiront par déchiffrer à l'aide du premier prototype d'ordinateur."Nous avons découvert la machine Enigma des virus à ARN, se réjouit Peter Stockley. Non seulement nous pouvons lire ce code mais aussi le bloquer et stopper le déploiement du virus." Et donc empêcher l'infection.
VIRUS À ARN. VIH, virus de la grippe, virus de l'hépatite C... Les virus à ARN sont les virus les plus puissants et dommageables. Les rhinovirus, provoquant le rhume, représentent environ 1 milliards de cas d'infections chaque année dans le monde.
 

Tout a commencé en 2012, lorsque les chercheurs de l'Université de Leeds découvrent comment la séquence ARN du virus (zig-zag en blanc sur le schéma ci-contre) se plie dans son enveloppe externe. Un processus remarquable parce que chaque nucléotide, qui compose la séquence, doit être correctement plié pour s'intégrer ensuite dans la capside virale (enveloppe la plus externe du virus, contenant des protéines représentées en rouge et jaune sur le schéma ci-dessus). Ce mécanisme permet in fine au virus de se multiplier. Malgré la complexité, le virus résout ce problème en quelques millisecondes.
LIRE Les secrets d'Enigma, la célèbre machine à crypter

Comment le virus parvient-il à réaliser cet exploit ? Avec des mathématiciens de l'Université de York, les chercheurs ont conçu des algorithmes afin de déchiffrer le code génétique à l'origine de ce processus, aboutissant à des modèles informatiques. Ils ont utilisé leurs modèles chez le virus satellite de la nécrose du tabac, un virus à ARN qui infecte de nombreuses plantes, et ont utilisé une technique appelée "spectroscopie de fluorescence" afin de suivre le pliage de l'ARN de ce virus. Et c'est ainsi qu'ils sont parvenus à déchiffrer ce code.
Stopper la multiplication du virus
"Nous savions depuis des années que l'ARN porte le code génétique qui sert à créer des protéines virales, mais nous ignorions que, caché dans ce flux de lettres (ndlr : les nucléotides), se trouvait un deuxième code utile à l'assemblage du virus. C'est comme trouver un message secret dans un rapport et être capable de le décrypter, se réjouit Dr Roman Tuma, co-auteur de l'étude. Cette étude va même plus loin puisqu'elle démontre aussi que nous pourrions concevoir des molécules qui interfèrent avec le code, le rendant impossible à déchiffrer et stoppant efficacement l'assemblage du virus."

APPLICATION. Les chercheurs espèrent que leur découverte et les modèles informatiques qu'ils ont mis au point serviront à mettre au point de nouveaux traitements. Reste à tester leurs modèles sur des virus à ARN qui infectent les humains.

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Paris, 1er octobre 2004

Séquençage complet d'une algue unicellulaire qui intéresse les nanotechnologies et la lutte contre l'effet de serre.

La séquence complète et l'annotation du génome de la diatomée marine Thalassiosira pseudonana, une algue unicellulaire, viennent d'être achevés par un réseau international de 26 laboratoires associant des biologistes moléculaires, des océanographes et des écologistes [1]. Une équipe du CNRS dirigée par Chris Bowler [2] a largement contribué à ces travaux publiés dans la revue Science du 1er octobre 2004. L'étude des diatomées, qui produisent 1/5e de l'oxygène de la planète et sont dotées d'un squelette externe de silice, devrait permettre des avancées majeures dans le domaine de la protection de l'environnement et des nanotechnologies.

Les diatomées sont des algues unicellulaires qui jouent un rôle écologique extrêmement important puisqu'elles assurent environ 20% de l'activité photosynthétique de la planète (capture du gaz carbonique et production d'oxygène). Elles sont responsables de la production d'environ 1/5e de l'oxygène que nous respirons. En fixant le dioxyde de carbone, les diatomées l'éliminent de l'atmosphère pour l'enfouir au plus profond de l'océan. Ces micro-organismes apparaissent donc comme un outil de lutte contre l'accumulation de dioxyde de carbone et  les changements de climat qu'il induit. XML CODE REMOVED
 
Au sein du groupe de diatomées marines très étudiées durant la dernière décennie, T. pseudonana, dotée d'un très petit génome, apparaît comme un modèle de choix pour le séquençage de ce type de micro-organisme. Jusqu'à ce jour, seulement quelques dizaines de gènes de cette algue avaient été séquencés.
 
Les résultats publiés dans Science montrent que le génome de T. pseudonana contient 34 millions de paires de bases (soit 1/100 du génome humain) qui codent pour environ 11 000 gènes répartis en 24 chromosomes nucléaires. Par comparaison de cette séquence avec celle d'autres organismes, les chercheurs ont pu identifier la fonction d'environ 50 % des gènes et reconstituer le schéma du métabolisme de cette diatomée adaptée à la vie en milieu marin. Résultat surprenant, T. pseudonana présente un cycle de l'urée et un métabolisme des acides gras dans les mitochondries, deux caractéristiques rencontrées jusqu'ici seulement chez les animaux, jamais chez les plantes. « Les diatomées sont une illustration de l'incroyable diversité de la vie sur notre planète. En combinant des caractéristiques présumées spécifiques des animaux et des plantes, elles constituent une forme de vie remarquablement adaptée à son environnement », commente Chris Bowler.
 
L'un des aspects particulièrement fascinant de ces micro-organismes est leur capacité à synthétiser un squelette extérieur (exosquelette) composé de silice à partir de l'acide silicique trouvé dans leur environnement. Cet exosquelette, composé de deux "boites" chevauchantes comparables à une boite de camembert (voir figure), attire aussi l'attention des scientifiques de l'infiniment petit, les nanotechnologistes, qui voudraient bien être capables de reproduire de telles structures de silice à l'échelle du nanomètre.
 
Le séquençage du génome de T. pseudonana a permis d'ores et déjà d'identifier certains gènes codant pour le métabolisme du silicium. Le décodage complet de ce métabolisme  devrait permettre de transférer aux nanotechnologistes des informations précieuses pour l'élaboration de nano-appareils.
 
D'autre part, les chercheurs se sont particulièrement intéressés à l'identification des différents éléments (récepteurs, transporteurs, enzymes) impliqués dans le métabolisme du carbone. L'analyse réalisée par ordinateur propose des pistes expérimentales à tester pour comprendre la capacité des diatomées à fixer le CO2 et utiliser cette connaissance pour réduire la concentration en CO2 de notre atmosphère.
 
L'annotation du génome de T. pseudonana offre donc aux nanotechnologistes ainsi qu'aux écologistes de nouvelles pistes à explorer pour leurs études. La génération de nouvelles molécules par les nanotechnologies et la compréhension de la contribution des diatomées dans le contrôle global du climat ne sont que deux aspects des profits majeurs attendus de cette collaboration internationale.

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Paris, 1er décembre 2014

Un nanomédicament au rôle neuroprotecteur
Un nanomédicament au rôle neuroprotecteur vient d'être identifié par l'équipe de Patrick Couvreur à l'Institut Galien (Université Paris-Sud/CNRS), en collaboration avec une équipe de l'Université Hacettepe (Ankara, Turquie). Ce nanomédicament a été réalisé à partir du couplage de l'adénosine (molécule neurocompétente) au squalène (lipide naturel et biocompatible) permettant par assemblage supramoléculaire l'obtention de nanoparticules. Le rôle neuroprotecteur de ce nanomédicament a été démontré dans un modèle d'ischémie cérébrale1 chez la souris et de traumatisme de la moelle épinière chez le rat. Ces travaux viennent d'être mis en ligne sur le site de la revue Nature Nanotechnology.
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Notes :
1Arrêt de l'apport de sang au niveau d'une artère du cerveau qui est responsable de lésions cérébrales irréversibles en cas d'interruption prolongée.
Références :
Gaudin A, Yemisci M, Eroglu H, Lepêtre-Mouelhi S, Turkoglu OF, Dönmez-Demir B, Caban S, Sargon MF, Garcia-Argote S, Pieters G, Loreau O, Rousseau B,Tagit O, Hildebrandt N, Le Dantec Y, Mougin J, Valetti S, Chacun H, Nicolas V, Desmaële D, Andrieux K, Capan Y, Dalkara T, Couvreur P “Squalenoyl Adenosine Nanoparticles provide Neuroprotection after Stroke and Spinal Cord Injury” Nature Nanotechnology, doi: 10.1038/NNANO.2014.274 (2014).

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LE   CŒUR. Le muscle cardiaque se caractérise par son aptitude à se contracter rythmiquement et harmonieusement de façon spontanée. C’est le moteur de l’organisme. Mais comme tout moteur, le cœur a lui-même besoin d’énergie pour fonctionner. D'où lui vient-elle ?
Au sein de toutes les cellules de l'organisme, ce sont les mitochondries qui remplissent ce rôle de centrales. Leur nombre dans une cellule n'est pas fixé car elles peuvent se multiplier en fonction des besoins énergétique de la cellule. Mais connaître leur fonctionnement permettrait de soigner des pathologies cardiaques en contrôlant la survie des cellules du coeur.
Frederic Joubert, biologiste à l'Inserm, nous explique comment l'organisme à travers les mitochondries fournit au coeur l'énergie dont il a besoin pour continuer de battre.

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