Une étude montre comment le VIH pénètre dans le noyau cellulaire lors de l’invasion cellulaire

Puisque les virus doivent détourner la cellule d’une autre personne pour se reproduire, ils sont devenus très doués pour inventer toutes sortes d’astuces.

Une nouvelle étude menée par deux scientifiques de l’Université de Chicago a montré comment le VIH pénètre dans le noyau lorsqu’il pénètre dans une cellule.

Selon leurs modèles, la capside du VIH, en forme de cône, dirige sa plus petite extrémité dans les pores du noyau cellulaire, puis s’enfonce à l’intérieur. Une fois que le pore est suffisamment ouvert, la capside est suffisamment élastique pour passer à travers. Ce qui est important, selon les scientifiques, c’est que la flexibilité structurelle de la capside et le pore lui-même jouent un rôle dans le processus d’infiltration.

Cette découverte, obtenue en simulant l’interaction de milliers de protéines, ouvrira la voie à une meilleure compréhension du VIH et suggérera de nouvelles cibles pour les médicaments thérapeutiques.

Par exemple, on pourrait essayer de rendre la capside du VIH moins élastique, ce qui, selon nos données, entraverait sa capacité à pénétrer dans le noyau.

Arpa Hudait, chercheur scientifique à UChicago et premier auteur de l’article

L’étude fournit également la simulation la plus complète à ce jour du pore nucléaire lui-même, qui est important pour de nombreux processus biologiques.

Capside contre cellule

Hudait est membre du laboratoire de Gregory Voth, professeur distingué de chimie Haig P. Papazian, spécialisé dans les simulations visant à élucider les processus biologiques complexes qui se produisent lorsque des virus attaquent une cellule.

Dans ce cas, Voth et Hudait se sont concentrés sur ce qu’on appelle la capside du VIH – la capsule contenant le matériel génétique du VIH qui pénètre dans le noyau d’une cellule hôte et force la cellule à faire des copies des composants clés du VIH.

La capside est une machinerie complexe composée de plus d’un millier de protéines assemblées en forme de cône avec une extrémité plus petite et une plus grande. Pour pénétrer dans le noyau de la cellule hôte, celle-ci doit s’y faufiler. Mais les scientifiques ne savaient pas exactement comment cela se produisait. “Cette partie est restée un mystère pendant des années”, a déclaré Voth, l’auteur principal du journal. “Pendant longtemps, on ne savait pas avec certitude si, par exemple, la capside se brisait avant ou après l’entrée dans le pore.”

Des études d’imagerie récentes ont montré que la capside reste intacte lorsqu’elle serpente à travers le complexe des pores nucléaires. Il s’agit essentiellement de la fente de courrier par laquelle le noyau envoie et reçoit les livraisons.

« Le complexe des pores est une machine incroyable ; il ne peut pas laisser entrer quoi que ce soit dans le noyau de votre cellule, sinon vous auriez de sérieux problèmes, mais il doit laisser entrer une grande quantité de matière. Et d’une manière ou d’une autre… “La capside du VIH a compris comment se faufiler”, a déclaré Voth. « Le problème c’est qu’on ne peut pas le voir en direct. Il faut faire des efforts expérimentaux héroïques pour prendre ne serait-ce qu’un seul instantané.

Pour combler ces lacunes, Hudait a créé une simulation informatique minutieuse de la capside du VIH et du complexe des pores nucléaires, en tenant compte de la collaboration de milliers de protéines.

Lorsqu’ils ont effectué les simulations, les scientifiques ont découvert qu’il était beaucoup plus facile pour la capside de pénétrer dans le pore en pinçant d’abord sa plus petite extrémité, puis en s’y poussant progressivement. “Cela ne nécessite aucun travail actif, c’est de la physique pure. ” “Ce que nous appelons un cliquet électrostatique”, a déclaré Voth. “C’est comme si vous aviez déjà bouclé une fois et que la ceinture se resserrait de plus en plus.”

Ils ont également constaté que les pores et la capside se déformaient avec le temps. Il est intéressant de noter que le réseau moléculaire qui constitue la structure de la capside développe de petites régions d’ordre inférieur pour résister aux contraintes de pression. “Ce n’est pas comme si un solide se comprimait ou se dilatait, comme on aurait pu s’y attendre”, a déclaré Hudait.

Cette découverte pourrait aider à expliquer pourquoi les capsides ont une forme conique plutôt que cylindrique, ce qui, à première vue, semble glisser plus facilement à travers un pore.

Les scientifiques ont déclaré que chaque détail du parcours du VIH à travers le corps était une opportunité de trouver des points faibles où des médicaments pourraient être développés. C’est aussi, plus largement, un regard sur un aspect fondamental de la biologie.

“Je pense que cette modélisation nous donne également une nouvelle façon de comprendre combien de choses pénètrent dans le noyau cellulaire, pas seulement le VIH”, a déclaré Voth.

Les simulations ont été réalisées au Texas Advanced Computing Center de l’Université du Texas à Austin et au Research Computing Center d’UChicago.