Les résultats d’une équipe de chercheurs de l’Université de Berne qui sont parvenus à cloner le SARS-CoV-2 ont été publiés le 4 mai dans la revue Nature. Ce travail est le fruit de la collaboration interdisciplinaire entre l’Institut de virologie et d’immunologie et l’Institut de bactériologie animale de cette institution. A partir de morceaux d’ADN synthétique du virus, ces chercheurs ont pu reconstituer le coronavirus en laboratoire, dès la mi-février, selon un système dit de génétique inverse. Ces clones ont une importance majeure pour la recherche d’un traitement et la compréhension des faiblesses du virus.

Ces résultats sont dus à des recherches commencées en amont de la pandémie, en 2018. «Le but était d’appliquer ce système de génétique inverse à des virus à ARN, détaille Fabien Labroussaa, chercheur à l’Institut de bactériologie animale de Berne. Nous avons commencé par des virus très utilisés en laboratoire comme le Mouse Hepatitis Virus (MHV), après nous avons décliné la méthode pour des coronavirus humains comme le MERS.» Rapidement après la découverte de la maladie à Wuhan en Chine, l’équipe décide de mettre à l’épreuve son système de génétique inverse.

Une méthode originale

Le clonage de virus n’est pas une nouveauté en virologie, en revanche la méthode mise au point par l’équipe bernoise diffère de celle qui est utilisée habituellement. «Nous avons fait synthétiser (par une entreprise spécialisée) 14 fragments d’ADN contenant des parties du génome du virus, à partir d’une des premières séquences génétiques isolées en Chine, précise Fabien Labroussaa. Ces fragments présentaient à chaque extrémité des séquences identiques pour que la levure Saccharomyces cerevisiae puisse reconstituer le génome complet du virus.» La synthèse artificielle de l’ARN est possible, mais uniquement pour des fragments très courts d’environ 100 bases. Elle est également très instable in vitro et se dégrade beaucoup plus rapidement et facilement que l’ADN.

L’utilisation de cette levure, plus connue sous le nom de levure de bière ou de boulanger pour certaines de ses souches, est une des particularités de la méthode développée à Berne. Traditionnellement, la reconstruction du génome du virus cloné s’opère via la bactérie Escherichia coli. «Cette bactérie a de nombreux avantages, mais elle présente aussi des inconvénients. Certains fragments du génome du SARS-CoV-2 sont instables ou toxiques pour la bactérie, ce qui rend le clonage du génome entier dans la bactérie laborieux. La levure permet de s’affranchir de tous ces problèmes», souligne Fabien Labroussaa.

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Une fois le génome reconstitué, il a été ensuite transcrit en ARN (copie proche de l’ADN) in vitro puis intégré à des cellules humaines pour s’y répliquer, comme lors d’une infection. Cette dernière étape a été effectuée dans un laboratoire de haute sécurité de Mittelhausern dans le canton de Berne, le virus synthétique étant aussi infectieux que le virus naturel.

Un autre intérêt de cette méthode est qu’elle permet le clonage de virus complexes. «Le génome du SARS-CoV-2 est considéré comme grand, il est composé de plus de 30 000 nucléotides, détaille Fabien Labroussaa. A l’origine, notre technique a été mise au point pour reconstruire des génomes bactériens qui sont de l’ordre d’un million de bases, qu’Escherichia coli est incapable de reconstituer.»

Un apport pour l’étude de la maladie

Selon les auteurs de l’étude, leur approche permet de réaliser le clonage du virus en une semaine, ce qui représente un avantage pour l’étude du SARS-CoV-2. «Le clonage d’un virus avec les méthodes traditionnelles demande plus d’un mois de travail, s’il n’y a pas de complication», compare Fabien Labroussaa.

Contrairement à l’utilisation de souches naturelles, les virus synthétiques permettent aux chercheurs de travailler sur une base stable et reproductible. La génétique inverse permet également de reproduire rapidement une mutation naturelle du virus ou d’introduire des mutations contrôlées au sein de son génome.

Les chercheurs bernois ont par exemple introduit un gène fluorescent dans certains clones pour assurer un meilleur suivi de leur réplication et accélérer la recherche de molécules antivirales. Plusieurs équipes de scientifiques à travers le monde, ayant des autorisations nécessaires pour travailler avec ce type de virus, disposent désormais de ces clones pour mener leurs recherches.