Découverte d'un nouveau mécanisme de défense contre les virus

Le système immunitaire dispose de tout un arsenal d'armes pour lutter contre les virus : cellules tueuses, anticorps et messagers, pour n'en citer que quelques-uns. Le système immunitaire déclenche les mécanismes de défense correspondants lorsqu'un agent pathogène attaque le corps. Il existe également des mécanismes de défense qui n'ont pas besoin d'être déclenchés, mais qui sont actifs en permanence, quasiment comme une armée permanente. Des chercheurs de l'ETH Zurich ont découvert un nouveau mécanisme de ce type en collaboration avec des collègues de l'Université de Zurich. Il agit contre certains virus dont le patrimoine génétique se présente sous forme d'ARN simple brin à polarité positive, comme l'ont montré les chercheurs. De nombreux agents pathogènes connus appartiennent au même groupe de virus, comme ceux de l'hépatite C, de la méningo-encéphalite verno-estivale (MEVE), de la poliomyélite, du SRAS, de la fièvre jaune et de la dengue, mais aussi les potyvirus, un groupe de virus végétaux qui causent de gros dég?ts à de nombreuses plantes cultivées d'importance économique.

Des chercheurs dirigés par Ari Helenius, professeur de biochimie à l'ETH Zurich, ont découvert le mécanisme dans le cadre de leurs recherches avec des cellules humaines en culture cellulaire et un virus modèle fréquemment utilisé dans la recherche fondamentale, le virus Semliki-Forest. Dans le cadre d'un criblage à grande échelle, ils ont désactivé certains gènes dans les cellules. Ils ont ainsi découvert que les cellules étaient plus vulnérables à l'infection par le virus lorsque les gènes d'un système de contr?le et de régulation cellulaire de l'ARN appelé NMD (Nonsense-mediated mRNA decay) étaient désactivés.

Des virus détectés comme ARN cellulaire défectueux

Dans le cadre d'un effort de recherche parallèle à grande échelle, Olivier Voinnet, professeur de biologie de l'ARN à l'ETH Zurich, et ses collègues ont également découvert le même mécanisme de défense contre les virus chez les plantes. Ils ont utilisé la plante modèle qu'est l'amarante et le virus X de la pomme de terre pour leurs recherches. Les groupes d'Helenius et de Voinnet publient leurs deux travaux sur les cellules humaines et les plantes dans le dernier numéro de la revue spécialisée "Cell Host & Microbe", le premier en collaboration avec le groupe d'Oliver Mühlemann, professeur à l'Université de Berne, qui a beaucoup travaillé sur le système NMD au cours des dernières années.

Le système NMD est connu depuis longtemps en biologie en tant que système de contr?le et de régulation qui retire de la circulation les molécules d'ARN messager fabriquées de manière incorrecte dans les cellules et donc non fonctionnelles. Ce qui est nouveau, c'est la découverte que ce système a une deuxième fonction : Il veille également à ce que le patrimoine génétique de certains virus à ARN soit dégradé, ce qui empêche ces virus de se reproduire dans les cellules h?tes. "Le génome ARN de ces virus a des points communs avec l'ARN messager défectueux dans les cellules humaines, animales et végétales et est reconnu comme tel par le système NMD", explique Giuseppe Balistreri, postdoctorant et premier auteur de l'une des deux études.

Le plus ancien système de défense

Les chercheurs supposent que le système NMD est le premier mécanisme de défense dans le temps lors d'une infection par des virus de la classe étudiée. "Ce mécanisme agit directement sur le patrimoine génétique des virus avant que celui-ci ne se réplique dans les cellules h?tes", expliquent Helenius et Voinnet. Ils partent en outre du principe qu'il s'agit, du point de vue de l'évolution, de l'un des plus anciens mécanismes de défense contre les virus. En effet, le système NMD est si fondamental qu'il est présent chez tous les êtres vivants supérieurs - humains, animaux, plantes et champignons.

Le mécanisme n'est toutefois pas efficace à cent pour cent. "S'il l'était, les virus à ARN n'existeraient pas du tout", explique Helenius. Au contraire, au cours de l'évolution, les virus ont développé des mécanismes pour échapper à l'action du système NMD ou même pour le supprimer activement. Les deux groupes de recherche de l'ETH ont trouvé des indices en ce sens dans leurs travaux. "Les virus et leurs h?tes se livrent une bataille sans fin, et dans celle-ci, le système NMD a joué et joue encore un r?le", explique Voinnet. "Ainsi, au cours de l'évolution, le mécanisme NMD a contribué à fa?onner le génome des virus à ARN tel qu'il est aujourd'hui".