Cette équipe du Berlin Institute for Medical Systems Biology (BIMSB) exploite les dernières techniques de séquençage d'ARN monocellulaire pour mieux comprendre les infections virales. Elle travaille en particulier à mieux comprendre l’infection par le virus de l’herpès simplex de type 1 (HSV-1). Leur technique permet ici, après analyse de 12.000 cellules de peau humaines infectées par le HSV-1 d’identifier environ 70 gènes du HSV-1 activés dans la cellule hôte. Ces gènes constituent des cibles en puissance pour la prévention des infections à herpès, et la plateforme développée et présentée dans la revue Nature Communications, va permettre le même type d’études et de ciblage pour d’autres infections virales.
Ces nouvelles connaissances vont favoriser une meilleure prévention des infections à herpès, alors qu’environ 80% de la population mondiale est porteuse du virus HSV-1. Une infection qui peut commencer de manière anodine, rappellent les chercheurs, avec un léger picotement sur les lèvres puis l’apparition d’un bouton de fièvre, puis d’une petite cloque douloureuse remplie du virus « hyper » contagieux. Et si lorsqu'une personne contracte le virus, celui-ci reste dans son organisme à vie, et passe généralement inaperçu, mais dans certains cas, comme chez les nouveau-nés ou les personnes immunodéprimées, le virus de l'herpès peut provoquer une inflammation du cerveau ou des poumons.
Découverte d’un facteur de transcription qui ralentit la progression de l'infection
Les niveaux d’expression du gène NRF2 et la phase du cycle cellulaire déterminent la vulnérabilité de la cellule à l’infection à HSV-1 : ces biologistes moléculaires et de bioinformaticiens, dirigés par le Pr Markus Landthaler du Centre de médecine moléculaire du BIMSB ont travaillé à partir d’algorithmes qui permettent de prédire le risque d’infection à partir de cellules individuelles. L’objectif est en effet de comprendre, au niveau cellulaire, quels sont les facteurs qui peuvent encourager ou ralentir l'infection. Cette étude de la progression de l'infection dans les cellules individuelles aboutit à l’identification d’un facteur de transcription, NRF2, qui semble jouer un rôle majeur : NRF2 ralentit la progression de l'infection. En visualisant des changements dans la régulation de chaque gène étudié et présent dans une seule cellule, l’équipe constate en effet que :
- le niveau d'activation du facteur de transcription NRF2 est un marqueur de résistance temporaire à l'infection à HSV-1 ;
- l’état de la cellule semble également être décisif : une cellule est plus vulnérable à l'infection à HSV-1 au cours de certaines phases de son cycle cellulaire.
Il existe déjà un médicament ciblant NRF2 ! Un médicament actuellement testé pour les patients atteints d'insuffisance rénale chronique pourrait inhiber l'infection par l'herpès en activant ce facteur de transcription NRF2. Lorsque le virus de l'herpès pénètre dans les cellules hôtes, il apporte sa propre information génétique. Cela signifie que les gènes humains et viraux sont activés dans les cellules infectées. Lorsque l'équipe traite ces cellules avec ce médicament pour le rein, la méthylbardoxolone, le virus devient moins productif. Il active moins ses propres gènes, l'infection est « contrôlée ». Le médicament semble donc efficace à activer le facteur de transcription NRF2.
Le séquençage d'ARN monocellulaire, une technique prometteuse pour circoncire d’autres infections virales : À ce jour, peu de chercheurs ont travaillé sur une infection virale aiguë de manière aussi complète que cette équipe, et ces découvertes ont été possibles grâce au séquençage d'ARN monocellulaire qui permet d’identifier l’ensemble des gènes exprimés dans 1 cellule unique. Ici, l’équipe a étudié environ 12.000 cellules de peau humaines infectées par le HSV-1. Pour chaque cellule, cette nouvelle méthode de séquençage a produit un ensemble de données séparé contenant des informations sur les gènes activés et a permis d’identifier environ 70 gènes du HSV-1 activés dans la cellule hôte.
Le virus de l'herpès est un bon modèle « pour commencer », expliquent les auteurs, car il est relativement facile à travailler en laboratoire. Ces travaux établissent donc déjà un protocole de recherche qui va bien au-delà de la compréhension de l’infection à HSV-1.
Le séquençage d'ARN monocellulaire va en effet permettre de mieux comprendre aussi d’autres infections virales. L’étude sur ce modèle de 2 autres virus est ainsi au programme (un autre type d’herpès et un coronavirus).
Source: Nature Communications Oct, 2019 DOI : 10.1038/s41467-019-12894-z Single-cell RNA-sequencing of Herpes simplex virus 1-infected cells identifies NRF2 activation as an antiviral program (Visuels Felix Petermann, MDC)
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Équipe de rédaction Santélog Nov 3, 2019Rédaction Santé log