Pour se prémunir contre les attaques de virus, notre système immunitaire doit se montrer intelligent et particulièrement réactif pour exploiter les faiblesses de ses attaquants.

Constamment en alerte pour déployer des contre-attaques aux infections virales, le système immunitaire peut aussi parfois avoir une réaction défensive trop importante qui peut entraîner des lésions tissulaires et des maladies auto-immunes.

Une nouvelle étude, publiée dans la revue eLife par des biologistes de l’université de Californie à San Diego permet de mieux comprendre les mécanismes d’adaptation utilisé par les cellules du système immunitaire des mammifères. En utilisant une approche multidisciplinaire qui combine bioinformatique, biochimie et virologie, ils ont découvert des fonctions défensives surprenantes coordonnées par une protéine appelée NLRP1, qui sert de capteur pour les agents pathogènes envahissants.

NLRP1, "talon d’Achille" des virus

Les chercheurs ont étudié les virus de la famille des Picornaviridae, qui génèrent des protéases, des enzymes semblables à des "ciseaux" moléculaires, capables de briser et d'activer la protéine NLRP1. Le poliovirus, le coxsackievirus (responsable de la maladie des mains, de la fièvre aphteuse) et le rhinovirus (l'une des causes les plus fréquentes du rhume) font partie de la famille des Picornaviridae.

L'analyse a révélé que la protéine NLRP1 évoluait pour "détecter" ces protéases virales qui, lorsqu’elles brisent NLRP1, déclenchent une réponse immunitaire. Fait intéressant, la protéine NLRP1 a évolué en imitant les sites naturels que la protéase virale coupe habituellement pour que le virus puisse se répliquer. Cela signifie qu’il est difficile pour le virus d’éviter de briser NLRP1 tout en conservant sa capacité de survie.

"Dans notre article, nous montrons que la protéine NLRP1 agit comme un appât pour le clivage de la protéase virale et déclenche une sorte d'alarme, ou de déclencheur, dans l'organisme, explique Brian Tsu, l'auteur principal de l'étude. C'est comme un talon d'Achille pour le virus. Cela permet à l'organisme hôte de trouver des moyens de tirer profit de ce clivage contraint par l'évolution."

Un piège immunitaire à exploiter dans de futures recherches

Pour les auteurs, cette découverte montre que nous avions jusqu’ici des idées erronées sur la dynamique virus-hôte. "Nous pensons souvent aux virus qui profitent du fait que les hôtes évoluent lentement, mais nous constatons que les hôtes ont changé la donne et utilisé le fait que les virus sont vraiment coincés ici à leur avantage, et donc ils utilisent cette contrainte pour activer une réponse immunitaire", détaille Matt Daugherty, co-auteur de l’étude.

Pour pouvoir éviter ce piège tendu par la protéine NLRP1, les virus analysés dans cette étude auraient besoin de modifier simultanément de nombreuses régions de leurs protéases virales, ce qui serait extrêmement difficile.

Si l’étude a été menée sur des cellules, elle jette aussi les bases de futures applications potentielles de ce "piège immunitaire", qui pourrait être utilisé dans le système immunitaire des poumons ou du cerveau humain. "Je suis particulièrement enthousiaste à l'idée de rechercher d'autres cas de ce genre, car il s'agit d'une façon élégante et évolutive de détecter et de répondre à une infection virale", conclut le Pr Daugherty.