Comprendre la réplication virale de SARS-CoV-2 pour tenter de la stopper

Depuis 2020, les termes d’infection, propagation et réplication virales ont brusquement fait irruption dans notre quotidien. Ces concepts scientifiques, parfois complexes à appréhender, ont été à la base de choix politiques difficiles, imposant des contraintes et limitations sévères à la vie sociale, afin d’enrayer la diffusion de la pandémie de Covid-19.

Bien que les virus soient des entités biologiques plus simples que les cellules eucaryotes (comme celles de notre corps) ou bactériennes, leur mode de fonctionnement reste néanmoins très complexe. Notamment la réplication virale cache un vaste ensemble de phénomènes biochimiques, faisant intervenir à la fois des protéines de la cellule infectée et virales. Ainsi, la compréhension de ces mécanismes, à de très petites échelles (moléculaires, voire atomiques), est indispensable pour contrer efficacement la reproduction des virus. Pour les combattre, il est donc nécessaire de bien répondre à une question fondamentale : comment est-ce que les virus se répliquent, et plus précisément, dans notre cas, comment SARS-CoV-2 se réplique-t-il ?

Tout d’abord, il existe différentes classes de virus qui se différencient, notamment, par la molécule qui stocke et transmet leur information génétique. Certains virus, comme celui de la variole du singe, utilisent pour cela l’acide désoxyribonucléique (ADN), tout comme les cellules humaines, animales ou végétales. Mais dans d’autres cas, comme notamment dans ceux de SARS-CoV-2, Zika, Dengue, ou encore le virus du Nil occidental, c’est un brin d’acide ribonucléique (ARN) qui contient l’information génétique virale.

Différences entre ADN et ARN et rôle dans la production des protéines.

L’ARN, se différencie de l’ADN par la composition chimique de son squelette, qui est composé de molécules de sucre ribose et non pas désoxyribose, et par la présence d’uracile dans ses briques élémentaires (nucléotides) au lieu de la thymine. Au sein des cellules, l’ARN a un rôle de messager intermédiaire permettant la production des protéines. En effet, il est synthétisé dans le noyau cellulaire à partir d’un brin d’ADN modèle (c’est la transcription), et est ensuite envoyé dans le compartiment cellulaire spécifique à la production des protéines, où il servira de guide aux ribosomes c’est-à-dire des agrégats de plusieurs enzymes qui produisent les nouvelles protéines (c’est la traduction).

La polymérase, enzyme fondamentale de SARS-CoV-2

SARS-CoV-2 et les autres virus à ARN, viennent directement exploiter les ribosomes des cellules infectées de manière à produire les protéines virales nécessaires à leur réplication, en utilisant comme modèle le brin d’ARN qui constitue leur génome. Par la suite, afin de pouvoir se reproduire et infecter d’autres cellules, ils se trouvent dans la nécessité de produire des copies identiques de leur brin d’ARN. C’est une tâche fondamentale qui est réalisée par une protéine virale bien spécifique appelée polymérase, ou plus scientifiquement, ARN polymérase ARN-dépendante. Son nom découle de son action, induire la polymérisation, et de l’utilisation du brin d’ARN viral original comme modèle pour produire un brin d’ARN fils. La polymérase de SARS-CoV-2 est d’ailleurs aussi produite par les ribosomes des cellules qui sont exploités pour traduire les informations contenues dans l’ARN virale et donc produire les protéines nécessaires au virus.

La polymérase virale est de fait, indispensable pour assurer la reproduction des virus, et permettre d’infecter d’autres cellules ou d’autres organismes, propageant ainsi l’infection. Tout naturellement, elle représente une cible de choix pour le développement de potentiels médicaments, qui en la bloquant, seraient capables d’arrêter la réplication du virus et donc de stopper l’infection.

Même si la réplication de l’ARN peut paraître très simple, elle nécessite en réalité une régulation précise faisant intervenir des mécanismes chimiques complexes. Notamment, elle nécessite l’interaction de la polymérase avec le brin d’ARN modèle, la possibilité pour la polymérase de glisser au long de ce brin, et la capacité d’induire la réaction chimique permettant de lier sans erreur de code une nouvelle brique…

La suite est à lire sur: theconversation.com
Auteur: Antonio Monari, Professeur en Chimie Théorique, Université Paris Cité