Accueil  >  Documents  >  2020- Covid-19 et l'ILL

2020- Covid-19 et l'ILL

L'expertise de l'ILL au service de la recherche sur le corona virus (CoV-2 du SRAS)

Helmut Schober, le 31 mars 2020
Directeur de l'Institut Laue-Langevin

English version   --  Deutsche Version

©Shutterstock 1625951248, <creativeneko.pl>

Chers et chères collègues,

À l'écoute de l'actualité, on éprouve facilement le sentiment que la crise sanitaire actuelle a surtout mis en évidence un important manque de préparation de nos sociétés face à la menace de nouvelles maladies infectieuses. Il est évident que nous aurions pu être plus prévoyants. Je pense personnellement que nous aurions notamment dû faire davantage pour préparer notre système de santé. Cependant, malgré ces critiques légitimes, nous devons également reconnaitre que nous sommes mieux équipés que toute autre génération précédente pour combattre ce nouvel ennemi invisible. Tout d'abord, il y a la robustesse de notre économie qui permet d'atténuer les effets de la distanciation sociale, décisive pour sauver des milliers de vies. Malgré les mesures de confinement adoptées pour freiner la propagation du virus, tous les biens et services essentiels peuvent encore nous être fournis. Grâce aux outils de communication modernes, beaucoup d'entre nous peuvent poursuivre leurs activités professionnelles depuis leur domicile. En outre, des moyens diagnostiques et thérapeutiques sophistiqués voient le jour pour lutter directement contre le Covid-19. L'une des principales raisons de cette résilience est la science moderne, qui est bien sûr également au cœur de la mission principale de l'ILL. Je suis bien conscient que cela ne soulagera pas la douleur de ceux parmi nous qui sont durement frappés par cette terrible maladie, mais cela nous aidera peut-être à nous sentir en accord avec nous-mêmes.

Test Biomerieux
©2020 Dado Ruvic <www.usinenouvelle.com>

Lorsque, le 26 octobre 1885, Louis Pasteur annonça à l'Académie nationale des sciences de Paris la toute première vaccination réussie d'un garçon de 9 ans atteint de la rage - une maladie virale qui, à l'époque, était considérée comme systématiquement mortelle - il ne savait même pas à quel ennemi il se confrontait. Si l'on compare cette situation à celle que nous connaissons aujourd'hui, le tableau est totalement différent. Le SRAS-CoV-2, le virus qui cause le Covid-19, a été déchiffré dès sa découverte. La séquence complète de son génome est disponible sur internet. C'est à l'aide de cette séquence que les premiers kits de test permettant de diagnostiquer une infection par le CoV-2 du SRAS ont été mis au point. Ces tests utilisent un processus de multiplication de l'ADN qui a été développé au milieu des années 80 et que l'on trouve aujourd'hui dans tous les laboratoires de recherche biologique. Des chercheurs du monde entier travaillent 24 heures sur 24 pour mettre au point des protocoles de test alternatifs - tout aussi fiables, mais plus rapides, moins chers et plus faciles d'utilisation - sur le lieu même où les soins ont lieu (regardez, par exemple, ce que fait la société lyonnaise bioMérieux). Tous sont convaincus que ces tests seront disponibles dans les prochaines semaines, ils joueront alors un rôle très important, notamment lors de la levée du confinement. L'intelligence artificielle, associée aux connaissances les plus récentes en matière d'interaction cellule-virus et de manipulation de l'ADN, accélère davantage ce processus de développement. Et, bien sûr, les scientifiques ne se contentent pas de travailler sur les diagnostics, ils conçoivent déjà un remède. Grâce à notre connaissance du code génétique, de nombreuses protéines qui composent le virus ont déjà été identifiées. Aujourd'hui, moins de 3 mois après la découverte du virus, les structures tridimensionnelles de ces protéines sont déjà connues, grâce à l'utilisation des synchrotrons par exemple (voir Linlin Zhang et al, Science 2020, Crystal structure of SARS-CoV-2 main protease provides a basis for design of improved α-ketoamide inhibitors). Ces informations structurelles sont d’ores et déjà exploitées pour guider la recherche pharmaceutique dans la découverte d'inhibiteurs qui permettront de bloquer certaines fonctions vitales du virus, entravant ainsi sa reproduction, et soulageant les personnes les plus lourdement infectées.

Permettez-moi maintenant de vous expliquer en quelques mots la façon dont nous tous, à l'ILL, contribuons à ces efforts de recherche. Je m'excuse par avance pour l’inévitable jargon scientifique utilisé, mais j'espère que vous me suivrez jusqu'au bout.

Matthew et LADI III
Photo Bob Cubit
Le projet DALI, un 2ème diffractomètre quasi-Laue.
©2020 ILL, Stéphane Fuard

La cristallographie neutronique est l'un des outils analytiques modernes les plus fondamentaux pour percer les secrets du cycle vital des virus. En termes simples, la cristallographie nous fournit des images tridimensionnelles des différents mécanismes biochimiques dont le virus dépend pour se reproduire. Si ces mécanismes peuvent être bloqués, par exemple en introduisant - grâce à un médicament approprié - une molécule là où se produit l'action biochimique, alors la maladie virale peut être soignée. Beaucoup de ces mécanismes impliquent des noyaux d'hydrogène. C'est précisément ici que les neutrons entrent en jeu. Les neutrons sont idéaux pour détecter les noyaux d'hydrogène dans la structure des virus. L'ILL est l'infrastructure de recherche à la tête de la cristallographie neutronique en biologie macromoléculaire. Des études récentes sur la protéase du VIH-1 (une protéine assurant le mécanisme biochimique qui - comme une paire de ciseaux - coupe de longues chaînes de polymères, et est essentielle au cycle de vie du virus responsable du SIDA) réalisées à l'ILL avec l'instrument LADI, l'illustrent parfaitement. Les données recueillies de cette manière permettent d'améliorer la conception de médicaments qui bloquent ces "ciseaux" au niveau même de leur site actif. Le SARS-CoV-2 offre de nombreuses cibles potentielles pour ce type de travaux de recherche. Compte tenu de la grande utilité de cette activité scientifique, l'ILL a décidé - dans le cadre de son programme de modernisation Endurance - de renforcer ses capacités en ajoutant un autre instrument (DALI) à sa gamme d'instruments. DALI était en cours d'assemblage lorsque le confinement est entré en vigueur. Les travaux d'installation seront achevés une fois le confinement levé, et l'instrument sera mis en service au cours du prochain cycle du réacteur.

Charles sur le SANS D33
©2012 Laurent Thion <ecliptique.com>

De nombreux mécanismes biochimiques sont composés de plusieurs sous-unités. Pour obtenir une image précise de ces complexes, la diffusion de neutrons aux petits angles est un outil d'analyse essentiel. En effet, plus les objets étudiés sont grands, plus l'angle de déviation des neutrons lors de la diffusion issue de ces objets est petit. En outre les neutrons offrent un énorme avantage : les sous-unités individuelles peuvent être marquées par la deutération avancée, ce qui permet de distinguer des régions spécifiques (ARN, protéines et lipides) au sein des complexes. Grâce à ses instruments aux petits angles (D11, D22 et D33) et son expertise pour les utiliser dans l’étude des systèmes biologiques, l’ILL a donc de nombreux atouts en main pour mener des études sur le SARS-CoV-2.

Anton et le réflectomètre SuperADAM
©2019 Laurent Thion <ecliptique.com>

Par ailleurs l’essentiel de l’activité dans la vie d’un virus se passe à la surface. Exactement comme un vaisseau spatial s’arrime à sa station, le virus doit s'accrocher à la cellule qu'il veut infecter et créer une sorte d’accès verrouillé à travers lequel il peut déverser son matériel génétique. Dans le cas spécifique du SRAS-CoV-2, qui a l’aspect d’une mine marine, les protéines présentes dans les extrémités se fixent aux cellules épithéliales des voies respiratoires du patient, en se liant à une enzyme spéciale (ACE2) exprimée - et donc présente - dans la surface de ces cellules. Une grande partie de la recherche sur le SRAS-CoV-2 se concentrera sur le ciblage de ces processus d'amarrage. La réflectométrie neutronique, qui est la technique neutronique sensible aux surfaces, a déjà montré comment cela se passe dans le cas du virus de l'hépatite C, grâce à des recherches effectuées en 2017. L'ILL possède des instruments de réflectométrie haut de gamme et une expertise exceptionnelle dans l'étude réflectométrique des systèmes membranaires.

Peter et Ingo sur le spectromètre à écho de spin IN15
©2017 Laurent Thion <ecliptique.com>

N’oublions pas que les virus sont aussi des systèmes très dynamiques dans leurs environnements physiologiques. Les observer en action pour voir comment leurs composants se déplacent, se déforment et se regroupent est essentiel pour optimiser les processus diagnostiques et thérapeutiques. La spectroscopie des neutrons est une technique parfaitement adaptée pour observer la dynamique (le mouvement) d'une grande variété de matière à différentes échelles, des petits groupes chimiques aux grands assemblages macromoléculaires.  C'est un outil de choix, un  exemple typique en est l'étude du regroupement des anticorps monoclonaux. La gamme de spectromètres de l'ILL, dont IN15, l'instrument à écho de spin à haute résolution utilisé pour étudier les processus biologiques, est exceptionnelle de ce point de vue.

Laboratoire de deutération
©W. Burat

Les scientifiques de l'ILL qui travaillent en biologie sont pleinement engagés pour mettre leur expertise au service de la lutte contre le Covid-19. Une équipe spéciale a été mise en place à cet effet. Ses membres mènent actuellement d'intenses discussions avec leur communauté d'utilisateurs afin d'identifier les pistes expérimentales les plus prometteuses à explorer. Les capacités de deutération et de croissance cristalline du groupe des Sciences de la vie, ainsi que les opportunités de préparation de membranes et de matière molle offertes par le groupe Science et support de la matière molle sont particulièrement importantes dans ce contexte. La Direction de l’ILL a décidé d’accorder un accès prioritaire aux propositions liées à la recherche sur le Covid-19, une fois le réacteur redémarré.

J’aimerais conclure par une remarque plus personnelle. Je suis toujours étonné par les progrès considérables que nous avons accomplis au cours des dernières décennies dans notre compréhension du monde qui nous entoure, et par la façon dont ces progrès nous ont permis d'améliorer la vie des hommes sur terre (lorsqu’ils ont été utilisés correctement !). Notre capacité à réagir à la menace du Covid-19, d'une manière dont les générations précédentes auraient à peine rêvée, en est une autre illustration. S'il est tout à fait compréhensible que nous voulions être encore mieux armés pour combattre des maladies telles que le Covid-19 et même (pourquoi pas ?) les éradiquer complètement un jour, je me demande souvent pourquoi nous ne sommes pas un peu plus reconnaissants des progrès déjà accomplis. La seule explication que je trouve à ce manque de gratitude est qu'en raison de la vitesse fulgurante des découvertes scientifiques, il s'est développé parmi nous l’espoir complètement irrationnel que les chercheurs soient omniscients et fournissent des réponses instantanément. Dimanche j'ai lu dans Le Monde une déclaration de l'économiste Robert Boyer qui illustre parfaitement cette attitude:
"les épidémiologistes sont désarçonnés par ce nouveau virus dont ils ne découvrent les propriétés que pas à pas".
Honnêtement, à quoi pourrions-nous nous attendre sinon une découverte faite étape par étape? Et ne devrions-nous pas plutôt être fiers à l’idée que cette découverte ne prendra probablement que quelques semaines, ou tout au plus quelques mois? La communauté mondiale de la recherche mérite certainement notre fierté et notre gratitude!

Helmut Schober

Haut de page

Documents

Helmut Schober est originaire de Bavière. Il a étudié la physique à l'Université de Regensburg puis de Boulder, Colorado. Il a ensuite été chercheur au Forschungs-zentrum Karlsruhe avant de rejoindre Siloé (CEA-DN), puis l'ILL où il a été responsable de IN6. Il a également été professeur à l'université de Munich, professeur associé à l'université de Grenoble, chef du German Committee for Research with Neutrons (KFN), coordinateur de NMI-II (European Neutron and Muon Integrated Infrastructure Initiative) et Assistant Directeur de l'ILL (01/10/11 - 30/09/16). Il est l'actuel Directeur de l'ILL depuis le 1/10/2016.

Dernière mise à jour: 20 May 2020