Les virus sont petits. Vraiment petite. Certaines sont 1000 fois plus petites que le diamètre d'un cheveu humain. Une fois qu’ils ont attaqué et attaché à une cellule, ils ont tendance à se déplacer lentement, ce qui permet de les voir au microscope électronique. Mais avant cela, quand ils sont tous seuls, ils ne sont plus que de petits morceaux de matériel génétique dans un manteau de protéines, se tortillant selon des schémas imprévisibles, les rendant presque impossibles à suivre. Cela a longtemps été un problème pour les virologues, qui veulent dépister les virus pour mieux comprendre leur comportement.
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Des chercheurs de la Duke University ont mis au point un moyen de faire exactement cela: observer les virus non liés se déplaçant en temps réel. Cette «caméra antivirus» pourrait donner un aperçu de la manière dont les virus pénètrent dans les cellules, donnant ainsi lieu à de nouveaux moyens de prévention des infections.
«Ce que nous essayons de faire, c'est de déterminer le comportement des virus avant qu'ils n'interagissent avec les cellules ou les tissus. Nous pouvons donc potentiellement trouver de nouveaux moyens d'interrompre le processus d'infection», explique Kevin Welsher, le chimiste qui dirige la recherche. Les résultats ont récemment été publiés dans la revue Optics Letters .
Une vidéo de la caméra de virus représente le chemin d’un lentivirus, membre d’un groupe de virus qui causent des maladies mortelles chez l’homme, lorsqu’il se déplace dans une solution d’eau salée, se déplaçant dans une zone à peine plus large qu’un cheveu humain. Les changements de couleur dans la vidéo représentent le passage du temps - le bleu au début et le rouge à la fin.
Cette image montre la trajectoire 3D d'un lentivirus individuel se déplaçant dans une solution d'eau salée. Les couleurs représentent le temps (le bleu est le plus tôt, le rouge est le dernier). (Université de Duke) Le comportement des virus non liés est «une sorte de territoire inexploré», déclare Welsher. Il compare ses tentatives pour observer un virus non lié en action à la poursuite d'une poursuite en voiture à grande vitesse avec un satellite.
«Votre virus est une petite voiture et vous prenez des images satellites et les actualisez aussi rapidement que possible», a-t-il déclaré. "Mais vous ne savez pas ce qui se passe entre les deux, car votre taux de rafraîchissement vous limite."
La caméra à virus ressemble plus à un hélicoptère, dit-il. En fait, il peut verrouiller la position du virus et le surveiller en permanence. La caméra a été construite par Shangguo Hou, chercheur postdoctoral de Duke, qui a conçu un microscope pour utiliser un laser afin de suivre le virus afin qu'il puisse être observé par la plate-forme du microscope, conçue pour répondre très rapidement au retour optique du laser.
La caméra à virus est excitante, car elle peut verrouiller la position du virus, explique Welsher, mais pour l’instant, c’est tout. Poursuivant l’analogie de la chasse aux voitures, il compare la caméra à un hélicoptère qui suit une voiture mais ne voit aucun de ses environs - la route, les bâtiments, les autres voitures. La prochaine étape consiste à aller au-delà du simple suivi de la position du virus pour tenter de comprendre son environnement. Welsher et son équipe aimeraient intégrer la caméra antivirus à l’imagerie 3D de la surface des cellules, afin de voir comment les virus interagissent avec les cellules avant de tenter de les pénétrer.
Ce n'est pas la première fois que des chercheurs capturent des particules individuelles se déplaçant en temps réel. Il y a trois ans, alors qu'il était à Princeton, Welsher a lui-même mis au point une méthode permettant de suivre une perle fluorescente ressemblant à un virus, composée de nanoparticules de plastique se déplaçant dans une membrane cellulaire.
Les virus sont plus difficiles à détecter que les perles car, contrairement à la perle, les virus ne produisent pas de lumière par eux-mêmes. Le marquage des virus avec des particules fluorescentes facilite leur identification, mais ces particules sont tellement plus grosses que les virus eux-mêmes, elles interfèrent probablement avec la façon dont les virus se déplacent et infectent les cellules, selon Welsher. Le nouveau microscope, grâce au retour optique fourni par le laser, peut détecter la très faible lumière émise par de minuscules protéines fluorescentes, beaucoup plus petites que le virus. Welsher et son équipe ont donc inséré une protéine fluorescente jaune dans le génome du virus afin de permettre son suivi sans modifier la façon dont il se déplace.
Les scientifiques ont également trouvé d'autres moyens de suivre de très petites choses. Une équipe a utilisé des algorithmes pour dépister les virus, formant ainsi leurs microscopes à l’endroit où les algorithmes prédisaient les virus. Au cours des dernières années, des chercheurs britanniques ont également mis au point un microscope optique extrêmement sensible capable de détecter des structures aussi petites que 50 nanomètres de diamètre, aussi petites que de nombreux virus. Cela leur permet de voir les virus faire leur travail à l'intérieur de cellules vivantes, alors que les microscopes électroniques ne peuvent être utilisés que pour des cellules mortes spécialement préparées.
Une fois que les chimistes comprendront mieux comment les virus interagissent avec les cellules, les virologues et les biologistes moléculaires pourraient s'impliquer pour voir comment leur comportement pourrait être manipulé, voire même les arrêter avant d'infecter une cellule saine.
«Le scénario idéal consiste à découvrir des informations exploitables», explique Welsher.
