Rôle des lipides hôtes dans l'assemblage et l'entrée virale à l'échelle nanométrique – NanoLipoVirus

Les agents pathogènes humains tels que les virus enveloppés pénètrent dans les cellules hôtes et interagissent avec la membrane cellulaire pour entrer et sortir. Ils acquièrent leur enveloppe lipidique à partir de la cellule hôte. Par conséquent, les caractéristiques de la membrane lipidique virale sont d'une grande importance pour l'infectivité du virus. Il existe de nombreuses preuves de la manipulation du métabolisme et de la dynamique des lipides des cellules hôtes par les virus au cours de leur assemblage ou de leur entrée dans la cellule. En utilisant la microscopie dynamique à super-résolution sur cellules vivantes infectées, nous avons montré précédemment comment un rétrovirus est capable de trier des lipides spécifiques lors de l’assemblage de la particule virale à la membrane plasmique de la cellule infectée. Cependant, on sait très peu de choses sur la façon dont d'autres virus, comme le virus pandémique SARS-CoV2, s'assemblent et acquièrent des lipides à partir des membranes internes, plus complexe, des cellules hôtes, comme le compartiment intermédiaire du réticulum endoplasmique et du Golgi (ERGIC). Plusieurs questions restent en suspens. La composition lipidique de l'enveloppe virale est-elle définie par celle du compartiment intermédiaire reticulum endoplasmique-Golgi (ERGIC), lieu de l’assemblage du virus, et/ou par les protéines structurales virales ? Comment ces lipides spécifiques contrôlent-ils la mobilité des protéines de l'enveloppe virale et donc l'infectivité ? Comment ces lipides affectent-ils l'endocytose des particules virales ou la fusion de la particule virale avec la membrane cellulaire lors de l'entrée virale ? Dans ce projet, nous utiliserons la microscopie dynamique à super-résolution en combinaison avec de nouvelles sondes membranaires fonctionnelles fluorescentes et des pseudo-particules virales fluorescentes du SARS-CoV-2 allant de systèmes modèles jusqu'au virus de type sauvage pour déchiffrer le rôle des lipides dans l'assemblage et l'entrée de ce virus. En dehors du cholestérol, aucun autre lipide n'a été identifié comme jouant un rôle dans la fusion entre le virus et la cellule hôte ou dans l'assemblage du SARS-CoV-2. Dans ce projet, nous développerons d'abord de nouveaux outils fluorescents pour observer les interactions hôte-lipides, en particulier avec la nucléocapside N et la protéine d’enveloppe Spike S, lors d'une infection virale, ce qui incluent une nouvelle génération de particules fluorescentes du virus SARS-CoV-2, des sondes moléculaires fluorescentes pour marquer l’ERGIC, et des outils adaptés de microscopie à fluorescence avancée. Ainsi, nous allons (i) identifier les lipides des particules virales en utilisant la lipidomique, (ii) détecter l'organisation des lipides et les interactions avec les protéines structurales virales ( la nucléocapside N, la protéine membranaire M et la protéine d’enveloppe virale Spike S) en concevant des sondes fluorescentes qui marquent spécifiquement les compartiments de la membrane cellulaire interne, (iii) mesurer les changements dans la dynamique des lipides à l'intérieur des cellules vivantes tout en suivant les protéines structurales virales fluorescentes, à la fois au niveau de quelques molécules ou d'une seule molécule grâce à la microscopie à super-résolution, et (iv) personnaliser des particules semblables à des virus pour déchiffrer l'interaction entre les lipides identifiés et les protéines structurales virales N/M pendant l'assemblage et de la protéine Spike avec son récepteur pendant l'entrée virale par fusion ou endocytose. Notre projet abordera ces questions grâce à notre expertise complémentaire en virologie, membranes lipidiques, microscopie dynamique à super-résolution et sondes fluorescentes innovantes.
Les résultats attendus mettront en lumière la manipulation moléculaire des lipides de la cellule par les virus pendant leur assemblage et la façon dont cela facilite leur entrée dans de nouvelles cellules hôtes.