Un premier article publié en 2023 avait permis de proposer un premier modèle d’encapsidation du génome du virus de la grippe. Dans une nouvelle publication parue dans la revue Nucleic Acids Research, les mêmes scientifiques ont maintenant obtenu une structure à haute résolution de la nucléoprotéine grippale en hélice antiparallèle, permettant de détailler l’ensemble des interactions protéine-protéine et protéine-ARN au sein d’une nucléocapside.
Le virus de la grippe provoque chaque année des épidémies importantes touchant 2 à 6 millions de personnes en France. Les souches des virus responsables de ces épidémies annuelles sont très proches des virus qui contaminent d’autres espèces, faisant craindre en permanence l’émergence de nouvelles souches par franchissement de la barrière inter-espèces. Dans ce contexte, la circulation actuelle du virus de grippe aviaire dans les élevages bovins sur le territoire américain est suivie avec attention.
Le génome du virus de la grippe A est composé de huit molécules d’ARN simple brin de polarité négative. Chacune est recouverte de multiples copies de nucléoprotéines virales (NP) et leurs extrémités 3’ et 5’ interagissent avec une ARN-polymérase pour former le complexe ribonucléoprotéique (RNP), entité fonctionnelle de la prolifération virale. Extraites directement du virus et observées par microscopie électronique (A), les RNPs apparaissent être des architectures complexes en double hélice antiparallèle, extrêmement flexibles et hautement dynamiques. Leurs études par cryo-microscopie électronique (cryo-ME) avaient tout juste permis de proposer un positionnement imprécis des molécules de NP sans apporter de détail quant à l’interaction avec l’ARN viral. En 2023, les scientifiques de l’Institut de Biologie Structurale (IBS) à Grenoble avaient publié un article dans la revue Science Advances où ils présentaient une méthode d’assemblage de particules de type nucléocapside in vitro à partir de protéines NP recombinantes et de courtes sondes d’ARN. Cette méthode leur avait permis d’obtenir un premier modèle en double hélice parallèle à l’échelle nanométrique par cryo-microscope électronique permettant d’imaginer l’encapsidation du génome grippal. Ce modèle souffrait de limitations, notamment quant au sens des deux hélices formant les particules ainsi qu’à la précision des interactions entre l’ARN et la protéine pour assurer l’intégrité de la structure.
En optimisant légèrement la séquence de la protéine, les scientifiques ont réussi à renforcer l’intégrité des particules de type nucléocapside et le microscope électronique Glacios de la plateforme de microscopie électronique de l’ISBG (UMS3518) leur a permis d’obtenir une reconstructions 3D à haute résolution de la double hélice parallèle qui comblait certaines insuffisances de leur modèle précédent. La stratégie employée ouvrait aussi la voie à d’autres améliorations, notamment quant à la longueur des sondes ARN utilisées. Ainsi en augmentant la taille des sondes d’ARN, ils sont parvenus à obtenir par cryo-microscopie électronique toute une série de reconstructions 3D à l’échelle atomique dont une où les hélices s’agencent de façon antiparallèle (B). Les scientifiques disposent maintenant de toute une série de reconstruction 3D à haute résolution pour comprendre comment NP peut s’agencer seule en hélice. En particulier, la reconstruction 3D antiparallèle leur permet de comprendre comment les deux hélices interagissent entre elles au sein de cette architecture complexe flexible. Elle permet aussi pour la première fois de visualiser précisément l’ARN sur toute la surface de NP (C). L’ensemble des reconstructions 3D montre que si l’ARN participe à la structuration des hélices, il peut adopter différentes conformations, sans doute pour pouvoir être facilement accessible pour l’ARN polymérase lors du cycle viral du virus de la grippe (réplication et traduction de l’information génétique au niveau des RNPs). Ces données ouvrent également la voie vers la conception de molécules qui viendraient cibler spécifiquement les zones d’interaction protéine-ARN de NP, pour empêcher son interaction avec l’ARN viral, limitant ainsi la formation des RNPs et empêcher la prolifération du virus de la grippe.
Information presse publiée sur cet article
Influenza A virus antiparallel helical nucleocapsid-like pseudo-atomic structure. Florian Chenavier, Eleftherios Zarkadas, Lily-Lorette Freslon, Alice J. Stelfox, Guy Schoehn, Rob W.H. Ruigrok, Allison Ballandras-Colas, Thibaut Crépin. Nucleic Acids Research 2024 Dec 14:gkae1211. doi : 10.1093/nar/gkae1211.
Contact : Thibaut Crepin, Directeur de recherche CNRS dans le groupe Machines de Réplication Virale (IBS/VRM)