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Comment les virus passent-ils d'une espèce à une autre?

Sur la piste des parvovirus
11 September 2014 // by Benjamin Tanguay
VIH, grippes aviaires ou porcines : il ne se passe pas une année sans qu’un virus capable de sauter d’une espèce à une autre ne donne des sueurs froides à la communauté internationale. Pourtant, les virus jouent des rôles essentiels pour la vie sur Terre. Par exemple, c’est grâce à une infection virale que les mammifères, dont l’homme, ont développé un placenta et l’immunotolérance envers le fœtus, ou que les ailes des pucerons peuvent se former. Le problème survient lorsqu’un virus d’origine animale saute d’une espèce à une autre ou vers l’homme : c’est à ce moment-là qu’il devient hostile. Dans l’espoir de résoudre le mystère de cette migration, Peter Tijssen, virologue et professeur au Centre INRS-Institut Armand-Frappier, étudie les parvovirus, une sous-catégorie plus simple de ces microorganismes qui peuvent infecter tant les mammifères, les insectes que les humains.
 
Le Québec a connu son lot d’épreuves en raison de virus qui ont fait un saut d’espèce. En 1993, un nouveau virus de diarrhée virale bovine a décimé 25 % de la population de veaux. Peter Tijssen et son équipe ont découvert que cette diarrhée virale tirait son origine d’un virus de mouton. « On est parvenus à caractériser la maladie et à développer un vaccin pour la neutraliser », déclare le virologue, toujours très fier de cet accomplissement vingt ans plus tard. Les résultats, publiés en 1994, figurent d’ailleurs parmi les 0,1 % des articles les plus cités dans le journal Virology.
Les virus pathogènes pour l’homme sont en général si complexes qu’il est difficile de dire, même en séquençant et en analysant leur génome, quelle mutation permet leur propagation interespèce. Quant aux parvovirus, que le professeur Tijssen étudie, ils sont d’une simplicité trompeuse puisqu’ils causent des ravages importants. Le virologue donne en exemple les grillons, élevés principalement pour nourrir les reptiles en captivité. En 2011, cette industrie de 600 millions de dollars a durement été secouée par un parvovirus. « La mortalité a sévi partout, se souvient le professeur Tijssen. En Europe, au Japon, aux États-Unis… Des fermes ont fait faillite. » L’ouvrage n’a pas manqué pour le chercheur, qui a analysé des échantillons de grillons en provenance des quatre coins du globe envoyés par des éleveurs, inquiets à l’idée de placer leur production en quarantaine.
 
Décrypter le parvovirus porcin
Parvovirus de crevettes, parvovirus d’insectes, parvovirus humain B19 : le professeur Tijssen étudie plusieurs sortes de parvovirus dans son laboratoire, mais il s’intéresse en particulier au parvovirus porcin. Ce parvovirus est responsable d’avortements, de fœtus momifiés, de porcelets malformés, faibles ou sous-développés, voire simplement porteurs du virus : on estime qu’au Québec la maladie a causé des pertes se chiffrant entre 5 et 13 millions de dollars. Contrairement aux parvovirus affectant les insectes ou l’homme, il est possible d’en cultiver une souche pathogène active et une souche vaccinale, donc inoffensive. Son équipe et lui ont comparé les deux souches pour déterminer ce qui faisait que l’une d’entre elles était dangereuse et l’autre non. « Nous avons séquencé les deux virus, muté et échangé certaines de leurs parties et infecté différentes cellules hôtes avec les deux souches », explique-t-il. Conclusion : la mutation de trois nucléotides, des molécules à la base de l’ADN, permet de transformer une souche bénigne du parvovirus en une version pathogène.
 
Le parvovirus porcin a ensuite été modélisé en trois dimensions pour voir où, dans sa structure, interviennent ces trois nucléotides, et quels changements ils provoquent. Pour ce faire, le professeur a utilisé une technique appelée cristallographie. Il a créé une version cristallisée du virus et l’a ensuite soumis à des rayons X au synchrotron du Laboratoire national d’Argonne, aux États-Unis. En analysant la diffraction que subit le faisceau en passant à travers le parvovirus, Peter Tijssen est en mesure d’en produire un modèle quasi-atomique en trois dimensions situant chaque molécule et chaque atome le composant.
 
Dans son labo, le virologue moléculaire montre fièrement le fruit de son labeur, une sorte de boule de spaghettis emmêlés qu’il manipule librement à l’ordinateur. Sur cette boule, trois éléments – des acides aminés – sont colorés. Peter Tijssen m’explique que ces trois petits bouts de molécules diffèrent en raison de la mutation dans les trois nucléotides et font la différence entre les souches pathogène et inoffensive. Il ne restait plus qu’à découvrir la fonction de ces acides aminés... Le virologue a soupçonné que ces molécules étaient impliquées pour l’entrée du virus dans la cellule. Durant ces travaux, son équipe a trouvé une activité enzymatique dans la capside virale – la phospholipase – qu’utilise le virus pour pénétrer la membrane d’une cellule. En scrutant l’ADN servant à coder la phospholipase dans le virus, il découvre qu’une partie de ce dernier se répète dans des parvovirus infectant non seulement les porcs, mais aussi les insectes et l’homme. Or, lorsqu’on neutralise cette partie du virus, il devient inoffensif, ce qui pourrait constituer une cible thérapeutique intéressante.
 
Cette découverte se révèlera très importante pour de multiples collègues luttant contre d’autres souches de parvovirus, notamment le B19 qui affecte l’homme. « C’est souvent comme ça que fonctionne la science, observe le professeur Tijssen. On cherche une chose et on en trouve une autre. J’ai soixante-dix ans et je trouve encore la science tellement passionnante, confie-t-il. C’est pour ça que je suis toujours chercheur. » Une troisième découverte à propos des sauts d’espèces a été effectuée par son équipe, en étudiant les virus chimériques. Plusieurs virus incorporent un gène d’un autre virus, et ceci leur permet de briser les défenses de l’hôte.
peter tijssen virus Centre INRS Institut Armand FrappierPeter Tijssen INRS Institut Armand Frappier
Rassembler les forces pour mieux lutter 
Ancien président de la section parvovirus de l’International Committee on Taxonomy of Viruses, Peter Tijssen est très impliqué au sein de la communauté de scientifiques étudiant ces parasites. Il collabore actuellement avec deux confrères chercheurs du Centre Énergie Matériaux Télécommunications de l’INRS, en plus de collaborations internationales avec les universités Purdue, Cornell et de Montpellier, afin de percer les secrets viraux.
 
Comment un virus se faufile-t-il dans une cellule? En compagnie de Dongling Ma, Peter Tijssen travaille à développer des nanoparticules qui permettraient de suivre les différentes étapes de l’infection d’une cellule par un virus. Le but est de mesurer le temps que met le microorganisme à pénétrer la membrane d’une cellule. « Bien que ces recherches n’aient pas d’utilité clinique, précise-t-il, elles améliorent notre compréhension des virus. »
 
Une fois un virus introduit chez son hôte, les outils pour le déloger se font toujours rares. À défaut de pouvoir l’éliminer, pourrions-nous rendre un virus inoffensif? Avec Tsuneyuki Okazi, Peter Tijssen veut mettre K.-O. les virus grâce au laser. « Il s’agit d’essayer de trouver la fréquence de résonance des protéines du virus pour l’endommager et ainsi l’inactiver », lance le chercheur. L’idée est d’utiliser le même phénomène qui a détruit le célèbre pont de Tacoma. Celui-ci s’est écroulé sous l’effet du vent, non pas parce qu’il soufflait trop fort, mais parce qu’il exerçait une force à une fréquence précise. Cette fréquence l’a graduellement fait vibrer de plus en plus jusqu’à ce que, secoué comme une corde à linge dans la tempête, il tombe sous son propre poids. L’équipe de chercheurs veut utiliser le laser et trouver la fréquence pour obtenir le même effet sur un virus. Cette méthode très sélective ne permettrait pas de guérir une personne atteinte d’une maladie, mais pourrait toutefois aseptiser certains produits que l’on utilise chez l’homme, comme le sang.
 
Peter Tijssen tente de franchir les obstacles qui l’empêchent encore, pour l’instant, de répliquer les méthodes utilisées pour mieux comprendre le parvovirus porcin à des souches affectant d’autres organismes comme l’homme ou la crevette. Pour chaque espèce à étudier, il doit toujours arriver à cloner le virus et découvrir une souche inoffensive, ou une souche qui est capable de faire un saut d’espèce, pour servir de base de comparaison, une tâche plus difficile qu’il n’y paraît. Sinon, l’enquête se poursuit toujours pour résoudre le mystère des trois minuscules modifications dans les molécules qui, chez le porc, font la différence entre la vie et la mort. ♦
INRS parvovirus porcin webzine planete

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