Pour infecter ses victimes, la grippe A se dirige vers les poumons, où elle se verrouille sur l'acide sialique sur la surface des cellules. Ainsi, les chercheurs ont créé le leurre parfait: Une nanoparticule sphérique soigneusement construite revêtue avec de l'acide sialique qui attire le virus de la grippe A à sa mort. Lorsqu'il rentre dans les poumons, la nanoparticule piège la grippe A, le maintient jusqu'à ce que le virus s'auto-détruit.
Les résultats de l'étude
Dans une étude portant sur des souris immunodéprimées, le traitement a réduit la mortalité due à la grippe A de 100% à 25% dans plus de 14 jours. La nouvelle approche, qui est radicalement différent des existants vaccins de la grippe A, et les traitements à base d'inhibiteurs de la Neuraminidase, pourrait être étendue à un grand nombre de virus qui utilisent une approche similaire pour infecter les humains, comme le Zika, le VIH et le paludisme. Les résultats ont été publiés aujourd'hui dans l'édition avancée en ligne de la revue Nature Nanotechnology.
"Au lieu de bloquer le virus, nous avons imité son objectif - c'est une approche complètement nouvelle", a déclaré Robert Linhardt, un expert de la glycoprotéine et professeur au Rensselaer Polytechnic Institute, qui a dirigé la recherche. «C'est efficace avec la grippe et nous avons des raisons de croire que cela fonctionne avec de nombreux autres virus. Cela pourrait être un agent thérapeutique dans les cas où le vaccin n'est pas une option, comme l'exposition à une souche imprévue, ou avec des patients immuno-déprimés."
Le projet est une collaboration entre les chercheurs au sein du Centre de Biotechnologie et des études interdisciplinaires (CBIS) du Rensselaer et plusieurs institutions en Corée du Sud, y compris l'Université nationale Kyungpook. L'auteur principal Seok-Joon Kwon, chercheur scientifique au CBIS, a coordonné le projet à travers les frontières, permettant aux institutions sud-coréennes de tester un médicament conçu et caractérisé au Rensselaer. Les auteurs inclus sont Kwon, Linhardt, Ravi S. Kane, Jonathan S. Dordick, Marc Douaisi et Fumant Zhang au Rensselaer; et les chercheurs coréens Kyung Bok Lee, Dong Hee Na, Jong Hwan Kwak, Eun Ji Park, Jong-Hwan Park, Hana Youn, et Chang-Seon Chanson.
Le mécanisme du virus de la grippe A
Pour accéder à l'intérieur d'une cellule et se répliquer, la grippe A doit d'abord se lier à la surface cellulaire, puis se libérer toute seule. Le virus se lie avec la protéine hémagglutinine et sectionne ce lien avec l'enzyme neuraminidase. L'influenza A produit par de nombreuses variations de l'hémagglutinine et de la neuraminidase, qui sont toutes les antigènes au sein de l'agent pathogène qui provoquent une réponse du système immunitaire. Les souches de la grippe A sont caractérisés en fonction de la variation de l'hémagglutinine et de la neuraminidase qu'ils portent, ainsi l'origine des désignations des familles H1N1 et H3N2 du virus.
Crédit: Rensselaer Polytechnic Institute
Les médicaments pour lutter contre le virus existent, mais tous sont vulnérables à l'évolution antigénique continuelle du virus. Un vaccin annuel est efficace que s'il correspond à la souche du virus qui infecte le corps. Et le virus a montré une capacité à développer une résistance à une classe de produits thérapeutiques à base d'inhibiteurs de la neuraminidase, qui se lient à la neuraminidase et la bloque.
Le nouveau piège
La nouvelle solution vise un aspect de l'infection qui ne changent pas: toutes les variétés de l'hémagglutinine de la grippe A doivent se lier à l'acide sialique humain. Pour piéger le virus, l'équipe a conçu un dendrimère, une nanoparticule sphérique avec des branches arborescentes émanant de son noyau. Sur les branches extérieures, ils attachaient des molécules, ou «ligands» de l'acide sialique.
La recherche a révélé que la taille du dendrimère et l'espacement entre les ligands fait partie intégrante de la fonction de la nanoparticule. L'hémagglutinine se produit dans des groupes de trois ou «trimères» sur la surface du virus, et les chercheurs ont trouvé qu'un espacement de 3 nanomètres entre des ligands a entraîné la plus forte liaison aux trimères.
Une fois lié au dendrimère dense, la neuraminidase virale est incapable de rompre le lien. Le manteau du virus contient des millions de trimères, mais la recherche a révélé que seuls quelques liens provoque le virus à décharger sa cargaison génétique et, finalement, l'auto-destruction.
Une approche différente, en utilisant une nanoparticule moins structurée, avait déjà été testé dans une autre recherche sans rapport avec celle-ci, mais la nanoparticule sélectionnée a prouvé à la fois sa toxicité et pourrait être inactivée par la neuraminidase. La nouvelle approche est beaucoup plus prometteuse.
"La réalisation majeure a été dans la conception d'une architecture optimisée pour lier si étroitement à l'hémagglutinine, que la neuraminidase ne peut pas presser et libérer le virus», a déclaré Linhardt. "Il est pris au piège."