Des rayons X brillants éclairent des virus dangereux en 3D détaillée

Diamond Light Source, l'installation nationale de synchrotron du Royaume-Uni, lance un nouveau laboratoire pour étudier les structures atomiques et moléculaires détaillées des virus et bactéries dangereux, y compris ceux qui causent des maladies graves comme le sida, l'hépatite et certains types de grippe. Étudier les structures détaillées des agents pathogènes de cette manière peut aider au développement de nouveaux traitements et vaccins.
Situé au Harwell Science and Innovation Campus près d'Oxford, Diamond est la première et unique installation de ce type en Europe, et l'une des deux seules au monde.
Le synchrotron génère des faisceaux lumineux ponctuels très intenses en accélérant les électrons à une vitesse proche de la lumière.
Les faisceaux de haute qualité exceptionnels vont des rayons X aux rayons ultraviolets et infrarouges et sont extrêmement lumineux. Par exemple, les rayons X sont environ 100 milliards de fois plus lumineux que ceux d'un appareil de radiographie hospitalier standard.
Le nouveau laboratoire de Diamond, appelé Crystal, manipulera des agents pathogènes de niveau de confinement 3, c’est-à-dire ceux qui peuvent causer des maladies graves et la mort et pour lesquels des traitements existent.
Il s'agit d'un niveau inférieur au niveau 4, qui couvre les agents pathogènes mortels tels que les virus Marburg et Ebola, pour lesquels il n'existe aucun traitement. Ce niveau d'agent pathogène ne peut être traité que par des laboratoires gouvernementaux hautement sécurisés.
Katherine McAuley, responsable scientifique de l'installation Diamond, déclare dans un communiqué:

"Les capacités uniques offertes par cette installation devraient attirer des scientifiques du monde entier et établir le synchrotron national en tant que centre de recherche de pointe dans le domaine de la prévention des maladies."
Dave Stuart, directeur des sciences de la vie chez Diamond Light Source et professeur de biologie structurale à l’Université d’Oxford, a présenté les derniers travaux de Diamond sur les virus lors de la réunion annuelle 2013 de l’Association américaine pour l’avancement des sciences du 14 au 18 février à Boston.
Lors de la réunion, Stuart a également parlé du lancement du nouveau laboratoire:
"Crystal fournit des installations uniques en Europe pour l'étude des virus graves. Nulle part au monde, les structures ne peuvent être aussi facilement résolues avec la rapidité et l'efficacité désormais disponibles chez Diamond."
Il dit que le nouveau laboratoire est "une excellente nouvelle pour la communauté scientifique britannique, car l’installation sera une ressource susceptible de fournir de nouvelles voies de traitement".
Ses collègues et lui-même espèrent que cette annonce suscitera l’intérêt d’autres groupes britanniques tels que le Particle Imaging Center d’Oxford, qui a également abrité des laboratoires, dont un laboratoire de cristallisation, qui pourraient aider à la préparation des échantillons.
Les scientifiques de Diamond ont déjà étudié les agents pathogènes à des niveaux de confinement inférieurs.
Par exemple, en 2012, une équipe chinoise et britannique a déterminé la structure de l'entérovirus humain 71 (EV71) responsable de la fièvre aphteuse.
La fièvre aphteuse est fréquente chez les jeunes enfants mais peut se développer à tout âge. Les symptômes comprennent une éruption cutanée sur la paume des mains et la plante des pieds, accompagnée de plaies dans la bouche. L'éruption cutanée peut parfois s'étendre aux jambes et aux fesses.
Cependant, l'EV71 peut également causer une maladie grave du système nerveux central chez les enfants et constitue une grave menace pour la santé publique dans la région Asie-Pacifique. Il n'y a actuellement aucun traitement ni vaccin.
En utilisant les rayons brillants de rayons X du synchrotron, l'équipe a pu visualiser l'EV71 dans différents états et collecter une série de structures. Ceux-ci ont révélé une image 3D détaillée du virus, où il semble «respirer» plutôt que de se comporter comme un objet rigide.
Stuart dit que de tels résultats créent des opportunités pour développer de nouveaux traitements. Non seulement ils ont découvert la structure de l'EV71, mais ils ont également découvert comment il se propage à travers les cellules du corps humain.
"Ces résultats peuvent maintenant être utilisés pour développer de nouveaux traitements pour la main-pied-bouche et également directement traduits vers d'autres virus de la même famille, y compris la poliomyélite et certaines formes de rhume," sas Stuart.
Avec l'ajout du nouveau laboratoire, les chercheurs de Diamond prévoient de tirer parti du succès obtenu avec EV71 et d'entreprendre des études plus complexes, rapidement et efficacement.

McAuley, Stuart et quelque 3 000 chercheurs universitaires et industriels espèrent éclairer Diamond sur un large éventail d'applications allant de la biologie structurale, de la santé et de la médecine à la physique des solides, aux nanosciences, à l'électronique, à la chimie et à l'ingénierie.
En biologie et en médecine, par exemple, ils espèrent progresser dans la lutte contre les maladies telles que la maladie de Parkinson, la maladie d’Alzheimer, l’ostéoporose et de nombreux cancers.
Diamond Light Source est une société anonyme à but non lucratif financée par le gouvernement britannique par le biais du Conseil des installations scientifiques et technologiques (STFC) en partenariat avec le Wellcome Trust.
Dans une étude publiée dans le numéro de janvier de la revue ImmunitéDes chercheurs américains décrivent comment ils ont identifié une protéine antivirale naturelle qui empêche le VIH et certains autres virus mortels de pénétrer dans les cellules hôtes. On espère que cette découverte aidera également à développer de nouveaux traitements contre ce qui est considéré comme des "agents pathogènes prioritaires" aux fins de la biosécurité nationale.

Le centre d'imagerie de particules de diamant

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