Certains virus à ARN — poliovirus, virus de l’hépatite C et coxsackievirus — et peut-être de nombreuses autres familles de virus se copient eux-mêmes en s’emparant d’une enzyme de leur cellule hôte pour créer des usines de réplication enrichies en un lipide spécifique, explique Altan-Bonnet. Sans ce lipide – le phosphatidylinositol-4-phosphate (Pl4P) – ces virus à ARN ne sont pas en mesure de synthétiser leur ARN viral et de se répliquer. Composants structurels clés des membranes cellulaires, les lipides servent souvent de molécules de signalisation et de sites d’amarrage pour les protéines.

La réplication virale est le processus par lequel les particules virales fabriquent de nouvelles copies d’elles-mêmes au sein d’une cellule hôte. Ces copies peuvent ensuite infecter d’autres cellules. Un virus à ARN est un virus dont le matériel génétique est constitué d’ARN, plutôt que d’ADN. De nombreux agents pathogènes humains sont des virus à ARN, notamment le virus du SRAS, le virus du Nil occidental, le VIH et ceux qu’Altan-Bonnet a étudiés.

Comme le rapporte le numéro de Cell du 28 mai 2010, Altan-Bonnet et ses cochercheurs ont découvert pour la première fois que certains virus à ARN prennent le contrôle d’une enzyme cellulaire pour concevoir un compartiment de réplication sur la membrane de la cellule rempli de lipides PI4P. Ces lipides, à leur tour, permettent aux virus à ARN d’attirer et de stimuler les enzymes dont ils ont besoin pour se répliquer. Dans les cellules non infectées, les niveaux de lipides PI4P restent faibles, mais dans les cellules infectées par le virus, ces niveaux augmentent de façon spectaculaire. Les découvertes d’Altan-Bonnet et de ses collègues ouvrent non seulement plusieurs possibilités pour prévenir la propagation de diverses infections virales, mais elles pourraient également contribuer à jeter une nouvelle lumière sur la régulation de la synthèse de l’ARN au niveau cellulaire et potentiellement sur la façon dont certains cancers se développent.

« Le but du virus est de se répliquer », note Altan-Bonnet. « Pour que ses machines de réplication fonctionnent, le virus doit créer un environnement lipidique idéal, ce qu’il fait en détournant une enzyme clé de sa cellule hôte. »

Altan-Bonnet et son équipe ont également pu identifier la protéine virale (la protéine dite 3A dans les infections à poliovirus et à coxsackievirus) qui capture et recrute l’enzyme cellulaire (phosphatidylinositol-4-kinase III bêta). En outre, son laboratoire a pu entraver le processus de réplication en administrant un médicament qui bloque l’activité de l’enzyme cellulaire une fois qu’elle a été détournée. Les traitements médicamenteux destinés à empêcher la réplication virale pourraient également être ciblés pour empêcher le détournement de l’enzyme.

Une fois que cette enzyme est détournée, les cellules sont empêchées de faire fonctionner normalement leur voie de sécrétion, le processus par lequel elles déplacent les protéines vers l’extérieur de la cellule. Dans de nombreux cas, l’entrave à ce processus peut entraîner la mort lente de la cellule, entraînant des problèmes tels que des complications cardiaques et vasculaires chez les personnes infectées par le coxsackievirus et des dommages neurologiques chez celles infectées par le poliovirus.

Utilisant leurs récentes découvertes, Altan-Bonnet et son équipe prévoient maintenant d’étudier la dépendance à la PI4P chez d’autres virus ainsi que le rôle que d’autres lipides peuvent jouer dans différentes familles de virus. Par exemple, le virus du SRAS a également besoin d’un environnement riche en lipides pour se répliquer. Son laboratoire travaille donc actuellement avec les chercheurs du SRAS pour déterminer quel lipide est nécessaire à la réplication de ce virus. En outre, ils examineront le rôle des lipides dans la régulation de la synthèse de l’ARN dans les cellules, ce qui pourrait apporter un nouvel éclairage sur certaines des mutations cellulaires qui se produisent dans le cancer.

« Étant donné qu’une grande partie de ce que nous savons sur les processus cellulaires provient historiquement de l’étude des virus, nos études peuvent donner un aperçu des nouveaux rôles que jouent les lipides dans la régulation de l’expression du matériel génétique dans les cellules », note Altan-Bonnet.

Les recherches d’Altan-Bonnet sur la réplication de l’ARN sont soutenues par des subventions de la National Science Foundation et de la Busch Foundation.