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En direct des laboratoires de l'institut de Chimie

 

Le Yin et le Yang des virus : l’enveloppe de la particule antigénique à la base du vaccin contre l’hépatite B est à la fois fluide et résistante à la lyophilisation

 

Quelle est la structure de l’enveloppe de la particule antigénique à la base du vaccin contre l’hépatite B ? C'est la question posée par le département analytique-recherche de l’entreprise Sanofi Pasteur (Lyon) à l’institut de Chimie et biologie des membranes et des nano-objets (CNRS / Université Bordeaux 1/ IPB). Les chercheurs de Bordeaux, en collaboration avec ceux de l’Institut Curie (Orsay), viennent de montrer que la membrane de la particule antigénique à la base du vaccin contre l’hépatite B est à la fois fluide et résistante à la lyophilisation. Ces deux propriétés apparemment contradictoires pourraient être le résultat d’une adaptation conduisant à la survie de ce virus dans le milieu naturel et aussi à sa capacité à fusionner avec les cellules qu’il envahit. Ces propriétés intéressent Sanofi Pasteur pour la fabrication de vaccins contre l’hépatite B. Ces travaux font l’objet d’une publication dans The FASEB Journal.

 

Le virus de l’hépatite B (HB) est un virus majeur qui cause de sévères maladies du foie (hépatite, cirrhose, carcinomes hépatiques,…). La forme infectieuse du virus, plus connue sous le nom de particule de Dane, possède une capside à double paroi contenant l’ADN viral. L’enveloppe externe est constituée de 40% de lipides et de 60% de protéines dont l’antigène de surface HBsAg. Pendant la phase d’infection, cet antigène est surexprimé en excès sous la forme de nombreuses répliques vides du virus, c’est à dire, ne contenant pas d’ADN viral, dans le but de leurrer le système immunitaire. Grâce à cette stratégie de mystification, les virus contenant l’ADN peuvent échapper au système immunitaire et pénétrer dans les cellules pour les infecter. Ces répliques possèdent une surface active (on parle de déterminants antigéniques) très proche de celle des virus infectieux. C’est d’ailleurs cette propriété qui est utilisée par le groupe pharmaceutique Sanofi Pasteur sur le site de Lyon pour fabriquer des vaccins à partir de levures en culture qui produisent des pseudo-particules virales vides de tout ADN.

 

Reconstitution tridimensionnelle d’une image de cryo-tomographie électronique (couleur) et spectre de RMN du deutérium (trait noir) d’une particule antigénique à la base du vaccin contre l’hépatite B.

© Erick Dufourc, CNRS/Université de Bordeaux/IPB

 


La structure et surtout la fluidité de l’enveloppe de ces pseudo-particules virales étaient inconnues jusqu’à maintenant. A l’aide d’une technique non invasive, la Résonance magnétique nucléaire (RMN) du deutérium (isotope de l’hydrogène), et grâce aux très hauts champs magnétiques du TGIR RMN (réseau CNRS/CEA/Universités des plus hauts champs magnétiques en France), les chercheurs ont montré que la pseudo-particule virale possède une enveloppe de 20 à 25 nm de diamètre constituée d’une double couche de lipides dans laquelle sont enchâssées les protéines antigéniques. Cette membrane est fluide et d’une épaisseur de 4-5 nm.

 

Dans les divers modes de préparations des échantillons, les chercheurs ont ensuite lyophilisé (sublimation de l’eau sous pression réduite) les pseudo-particules virales fournies par Sanofi Pasteur. De manière surprenante, ils ont alors constaté que les particules résistaient à ce traitement puisqu’en les réhydratant, ils ont montré qu’elles récupéraient leur forme et taille initiales. Ils ont en effet obtenu des clichés de cryo-tomographie, montrant une taille inchangée et un cœur de particule de très faible densité : de l’eau piégée, comme en atteste la RMN du deutérium en abondance naturelle.
Les propriétés de résistance remarquable à la dépression/dessiccation et de fluidité membranaire peuvent paraître contradictoires. C’est peut être le yin et le yang des virus : survie dans les fluides biologiques (cascades protéolytiques, opsonisation, stress osmotique, coagulation sanguine, …) et propriétés de fusion lors de l’infection.

Ces découvertes font avancer la connaissance fondamentale des propriétés mécaniques des particules virales et de leur utilisation dans la préparation des vaccins, et sont un exemple de l’excellente collaboration qui existe entre le milieu académique et le milieu industriel.

 

 

Référence

Axelle Grélard, Paul Guichard, Pierre Bonnafous, Sergio Marco, Olivier Lambert, Catherine Manin, Frédéric Ronzon, and Erick J. Dufourc
Hepatitis B subvirus particles display both a fluid bilayer membrane and a strong resistance to freeze drying: a study by solid-state NMR, light scattering, and cryo-electron microscopy/tomography 
FASEB Journal 9 juillet 2013, doi : 10.1096/fj.13-232843

 

 

Contact chercheur

Erick Dufourc, Institut de chimie et biologie des membranes et des nano-objets - Bordeaux
Courriel : e.dufourc@cbmn.u-bordeaux.fr
Tél. : 05 40 00 68 18

 

Contacts institut

Christophe Cartier dit Moulin, Jonathan Rangapanaiken

 

5 septembre 2013

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