Filmée pendant deux minutes et demie en localisant son emplacement 1 000 fois par seconde, la séquence montre une minuscule particule virale, des milliers de fois plus petite qu’un grain de sable, alors qu’elle vacille et oscille parmi des cellules intestinales humaines étroitement emballées.
Johnson fait partie d’une équipe de l’Université Duke dirigée par le professeur adjoint de chimie Kevin Welsher. En collaboration avec l’associé postdoctoral de Welsher, Jack Exell, et ses collègues, ils ont trouvé un moyen de capturer des séquences 3D en temps réel de virus à mesure qu’ils s’approchent de leurs cibles cellulaires.
Cette méthode consiste à combiner deux microscopes. Le premier utilise un laser pour localiser la position du virus des milliers de fois par seconde. Le virus est visible grâce à une marque fluorescente. Le laser va exciter cette marque pour la faire briller, ce qui permet au virus d’être visible au microscope.
L’équipe a voulu comprendre comment les virus brisent ces défenses de première ligne. « Comment les virus naviguent-ils dans ces barrières complexes ? » se questionne Welsher. Mais ces premiers moments critiques avant le début de l’infection ont longtemps été impossibles à observer avec les anciennes méthodes de microscopie, a-t-il ajouté.
Cela s’explique en partie par le fait que les virus se déplacent de deux à trois fois plus rapidement dans l’espace non confiné à l’extérieur de la cellule qu’a l’intérieur qui est surpeuplé. Pour rendre les choses encore plus difficiles encore en terme de technique d’imagerie, les virus sont des centaines de fois plus petits que les cellules qu’ils infectent.
« C’est pourquoi c’est un problème si difficile à étudier », a déclaré Johnson. Au microscope, « c’est comme si vous essayiez de prendre une photo d’une personne debout devant un gratte-ciel. Vous ne pouvez pas prendre tout le gratte-ciel et voir les détails de la personne devant avec une seule photo. »
Nous inhalons, ingérons et absorbons des millions de virus chaque jour.
La plupart d’entre eux sont inoffensifs, mais d’autres comme les virus qui causent la grippe ou le COVID-19, peuvent nous rendre malades.
L’infection commence lorsqu’un virus se lie et pénètre une cellule, où il détourne la machinerie cellulaire pour se répliquer. Mais avant de pouvoir s’introduire, un virus doit d’abord atteindre la cellule, a déclaré Johnson.
Jusqu’à présent, les chercheurs ne peuvent suivre une particule virale que pendant quelques minutes avant que le composé fluorescent ne s’use et que la particule ne devienne invisible.
Les chercheurs travaillent à développer des composés de suivi plus brillants et plus durables afin qu’ils puissent imager des virus dans des environnements cellulaires de plus en plus réalistes sur de plus longues périodes.
“C’est la véritable promesse de cette méthode”, a déclaré Welsher. “Nous pensons que c’est quelque chose que nous avons la possibilité de faire maintenant.”
