Structure d’un coronavirus. Crédit : Wikimédia
Une nouvelle étude décrit comment le fonctionnement de
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” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>COVID-19 virus. The findings provide clues as to how different variants can escape the immune system, and serve as a basis for the development of novel treatments.
For the first time, scientists have shown that infection by SARS-CoV-2, the virus that causes COVID-19, changes the functioning of host cell RNA. The researchers, from the Federal University of São Paulo (UNIFESP) in Brazil, arrived at this conclusion by analyzing 13 datasets obtained during four studies of viral, human, and animal cell RNA.
The most recent study, reported in an article published in the journal Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, examined the epitranscriptome of Vero cells (derived from monkeys) and human Calu-3 cells by direct RNA sequencing. An epitranscriptome is the collection of biochemical modifications of cell RNA, such as methylation.
“Our first important finding in this study was that infection by SARS-CoV-2 increases the level of m6a [N6-methyladenosine], un type de méthylation, dans les cellules hôtes par rapport aux cellules non infectées », a déclaré Marcelo Briones, dernier auteur de l’article, à l’Agência FAPESP. Briones est professeur à l’École de médecine de l’UNIFESP (EPM) et chercheur affilié à son Centre de bioinformatique médicale.
La méthylation est une modification biochimique impliquant l’ajout d’un groupe méthyle à un substrat. Elle se produit dans les cellules par l’action d’enzymes capables de transférer une partie d’une molécule à une autre. Cela modifie le comportement des protéines, des enzymes, des hormones et des gènes. Les chercheurs ont mis en évidence quantitativement les modifications de l’ARN des cellules infectées en analysant tous les ARN présents dans les cellules et qualitativement en localisant sur une carte le nombre de méthylations par région dans les nucléotides.
L’étude s’inscrivait dans la continuité d’une analyse génomique antérieure publié en 2021, où les chercheurs ont analysé le schéma de méthylation dans le SRAS-CoV-2.
« La méthylation a deux fonctions dans les virus. Il régule l’expression des protéines et défend le virus contre l’action de l’interféron, une puissante substance antivirale produite par l’organisme hôte », a déclaré Briones.
Dans les deux études, les chercheurs ont analysé m6a parce qu’il s’agit du type le plus courant de modification des nucléotides d’ARN et qu’il est impliqué dans plusieurs processus importants, tels que la localisation intracellulaire et la traduction des protéines. Les nucléotides d’ARN contiennent des bases azotées (adénine, guanine, uracile ou cytosine) courant le long d’un seul brin. L’équipe a également découvert que différentes souches du virus présentaient des variations dans les séquences de bases azotées dans leurs nucléotides. “Certaines souches peuvent être beaucoup plus méthylées que d’autres. Si tel est le cas, ils peuvent mieux proliférer à l’intérieur des cellules hôtes », a déclaré Briones.
Ils ont également découvert que les séquences nucléotidiques connues sous le nom de motifs m6a DRACH étaient légèrement différentes dans le SRAS-CoV-2 et dans les cellules. Dans cet acronyme fréquemment utilisé en épigénétique, la lettre D signifie adénine, guanine ou uracile ; R pour adénine ou guanine; A pour le résidu méthylé ; C pour la cytosine ; et H pour l’adénine, la cytosine ou l’uracile.
Le virus utilise des enzymes cellulaires pour sa propre méthylation, produisant une pression évolutive pour l’adaptation des séquences virales DRACH afin qu’elles deviennent plus similaires aux séquences cellulaires. Les souches virales qui s’adaptent le mieux réussissent mieux à échapper à l’interféron.
Après avoir terminé leur enquête sur la façon dont le SRAS-CoV-2 modifie m6A dans les cellules hôtes, la prochaine étape des scientifiques consistera à analyser les données stockées à la recherche d’une corrélation entre les niveaux de méthylation de l’ARN viral et le nombre de virus libérés de chaque cellule infectée, connue sous le nom de taille de rafale virale.
“Plus les virus sont méthylés, plus ils se développent dans le cytoplasme cellulaire et plus la taille de la rafale est grande”, a expliqué Briones. Dans des conditions normales, sans stimuli, une particule virale se réplique mille fois. “Les découvertes ouvrent la voie à de nouveaux traitements pour le COVID-19 et à la réutilisation de médicaments connus.” Ils offrent également des éléments pour mieux comprendre comment les souches virales échappent au système immunitaire.
Méthodologie
La méthode de séquençage direct d’ARN Nanopore (Oxford Nanopore Technologies) utilisée dans l’étude présente plusieurs avantages, selon les chercheurs. L’une d’elles est qu’elle s’affranchit des modifications requises par la méthode classique (réaction en chaîne par polymérase de transcription inverse, ou RT-PCR) pour lire le brin d’ARN.
Pour examiner un virus par RT-PCR, les scientifiques doivent d’abord convertir son ARN en
” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>ADN[{“attribute=””>DNA (transcription inversée). Le résultat est l’ADNc, où le « c » signifie complémentaire. En effet, seul l’ADN (qui est double brin) peut être copié. L’ADNc est ensuite amplifié en étant copié des centaines de milliers de fois, créant des milliards de clones afin que suffisamment de sections cibles d’ADN viral soient disponibles pour analyse, au lieu d’une quantité infime.
Pour Briones, les chercheurs peuvent être déconcertés par les distorsions résultant de la production de séquences virales à partir d’ADNc. « Certains scientifiques pensent que les nucléotides sont commutés en raison de la présence de bases épigénétiquement modifiées. Cela doit être étudié de manière systématique », a-t-il déclaré.
L’augmentation de la méthylation cellulaire a été cartographiée par deux programmes de détection de m6A. L’un d’eux (m6anet) utilisait une technique d’apprentissage automatique appelée apprentissage à instances multiples (MIL). L’autre (EpiNano) a validé les résultats en utilisant une technique appelée support vector machine (SVM).
Référence : “L’épitranscriptome des cellules Vero infectées par le SRAS-CoV-2 évalué par séquençage direct de l’ARN révèle des changements de modèle m6A et des biais de motif DRACH dans les ARN viraux et cellulaires”. T. Braconi, Fernando M. Antoneli, Luiz Mario R. Janini et Marcelo RS Briones, 16 août, Frontières en microbiologie cellulaire et infectieuse.
DOI : 10.3389/fcimb.2022.906578
L’étude faisait partie d’un projet thématique (“Enquête sur les éléments hôtes induits en réponse à l’immunisation avec le vaccin ChAdOx1 nCOV-19 dans un essai clinique de phase III”), dont le chercheur principal est Luiz Mário Janini, avant-dernier auteur de l’article.
L’équipe de recherche comprenait également Juliana Maricato, Carla Braconi, Fernando Antoneli, João HC Campos, premier auteur de l’article soutenu par une bourse postdoctorale de la FAPESP, et Gustavo V. Alves, deuxième auteur et étudiant de premier cycle en technologie de l’information sur la santé.
