Diagnostics et thérapies des maladies virales – Un aperçu

Le foisonnement des maladies virales requiert, de façon croissante, des techniques de diagnostic rapide. Celles-ci peuvent être de natures variées et peuvent atteindre un haut degré de sophistication.

Les méthodes classiques qui continuent à être largement utilisées sont indirectes, en ce sens qu’elles font intervenir la détection des anticorps spéci-fi ques du virus au sein de prélèvements issus du patient. Par exemple, tous les laboratoires de biologie clinique chargés de tester les dons de sang mettent en évidence, grâce à des batteries de tests, les anticorps dirigés contre deux virus particulièrement graves, le VIH (virus de l’immunodefi cience humaine) et le VHC (virus de l’hépatite C).

Dans certains laboratoires, s’agissant de ces deux virus dont on cherche à déceler la présence précoce, on utilise un procédé par quantifi cation directe de l’ARN viral, ou d’antigènes viraux spécifi ques repérés par des batteries d’anticorps monoclonaux sur support solide.

Parmi les autres méthodes classiques, par exemple lorsqu’il s’agit de diagnostiquer une infection virale en milieu hospitalier, on procède à la recherche, par culture de cellules, examen en microscopie électronique et tests immuno-enzymatiques. L’inconvénient de ces méthodes est la relative lenteur dans la fourniture des résultats et le fait que la culture des virus à des fi ns diagnostiques est une technique assez lourde.

Récemment, la biologie moléculaire a permis de développer des tests diagnostics rapides, souvent quantitatifs et automatisables. Ces tests font appel, par exemple, à l’hybridation moléculaire de sondes marquées avec le matériel génétique du virus ou a une amplifi cation de gènes viraux par la tech-nique PCR (Polymerase chain-reaction). Le plus souvent, on a recours à des

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sondes de détection d’ARN ou d’ADN viral porteurs d’un marqueur fl uorescent, après avoir amplifi é le matériel viral à tester ; cette opération est réalisée en utilisant des puces à ADN (biochips). Comme nous l’avons déjà décrit, ces systèmes consistent en des supports solides recouverts de plusieurs centaines à plusieurs milliers de sondes d’ADN de séquences différentes et parfaitement connues. L’intérêt de cette technique est qu’elle permet de déceler simultané-ment plusieurs virus pathogènes dans un même prélèvesimultané-ment (multiplexage).

Grâce au choix sélectif des sondes de séquences connues, correspondant à des génomes de souches distinctes d’une même espèce virale, on peut également préciser la nature génétique de la souche infectieuse (génotypage).

Enfi n, à côté des techniques d’amplifi cation génique classique (type PCR) (où la détection du produit amplifi é n’a lieu qu’au cours de l’étape suivant l’application sur support renfermant les sondes spécifi ques), il existe aujourd’hui des techniques dites d’amplifi cation en temps réel, c’est-à-dire que la détection se fait simultanément à l’amplifi cation, la mesure de la fl uo-rescence étant effectuée à chaque cycle catalysé par la polymérase. Dans ces techniques récentes, la durée de l’amplifi cation est également réduite (emploi de capillaires et fl ux d’air). Si ces perfectionnements techniques apportés au diagnostic et au typage moléculaire direct des agents viraux commencent à faire l’objet de développement par diverses fi rmes industrielles, la recherche d’anticorps, c’est-à-dire la détection indirecte des virus, conserve toutefois de sérieux avantages, du fait de sa robustesse et de son faible coût !

l Thérapies antivirales

Lutter contre les virus ne se limite pas au diagnostic des maladies qu’ils provoquent. Malheureusement les antibiotiques sont ineffi caces ; aussi a-t-on recours, le plus souvent, à des agents chimiques de synthèse et, dans de rares cas, à des anticorps monoclonaux, voire à l’immunothérapie passive.

Sans vouloir passer en revue les multiples exemples de production d’agents antiviraux, nous nous bornerons à évoquer ici les stratégies qui semblent inspirer aujourd’hui leur mise au point, stratégies qui impliquent une connaissance approfondie des protéines ou des enzymes spécifi ques des virus à combattre.

Sur le versant chimique, il faut rappeler que la chimie combinatoire représente souvent le point de départ de la recherche. Il s’agit d’une tech-nique qui s’emploie à établir de très grandes familles de composés chimiques (chimiothèques), soit au hasard, soit de façon rationnelle, en « greffant », en quelque sorte, une multitude de « groupes actifs » sur des squelettes chimi-ques défi nis, de manière à obtenir des milliers ou dizaines de milliers de

variants chimiques ; après quoi, ces collections de molécules sont « criblées » (screening) sur des cibles d’intérêt, le plus souvent des protéines de l’agent pathogène ou des cellules de micro-organismes. Mais cette approche, longue et coûteuse, ne peut être mise en œuvre que par de grandes fi rmes pharmaceu-tiques disposant de gros budgets et d’un important personnel de recherche. Le criblage n’est d’ailleurs pas toujours à l’origine de molécules actives utilisées à très large échelle (ex. : découverte de l’AZT, du Viagra, etc.) !

Pour « rationaliser » l’approche « chimie-combinatoire-criblage sur cible spécifi que », on fait appel à la simulation informatique ou à l’analyse de données, afi n de « dessiner » la molécule active (rational drug design). Par exemple, on s’emploiera à dessiner une molécule médicamenteuse candidate par similitude avec la structure chimique du ligand naturel d’un récepteur afi n de bloquer le récepteur en question (analogue chimique de synthèse).

Une variante particulièrement effi cace de « modélisation moléculaire », appelée « de novo drug design », fait appel à la délimitation dans l’espace des groupes d’atomes appartenant à la molécule candidate, (par exemple un inhibiteur d’enzymes), groupes appelés « pharmacophores ». Plusieurs de ces groupements forment un motif tridimensionnel, capable d’agir, par complé-mentarité, avec des caractéristiques structurelles analogues du « site actif » de l’enzyme. Bien entendu, les distances relatives des groupements pharma-cophores de la molécule candidate doivent être calculées avec une extrême précision. Cette technique de conception informatique des agents chimiques actifs a rencontré de grands succès. Par exemple le Cozaar, un régulateur de tension artérielle, agissant sur le couple rénine-angiotensine a été conçu de cette manière. Mais, pour ce qui nous concerne plus directement ici, l’inhibi-teur de la protéase du virus VIH-1, l’un des composés majeurs de la trithérapie du SIDA, aujourd’hui mise en œuvre à grande échelle l’a été également.

On conçoit que ces nouvelles approches à l’identifi cation de molécules douées d’activité antivirale impliquent souvent une connaissance moléculaire précise des enzymes virales. Outre l’exemple cité ci-dessus de la protéase du VIH, on peut également mentionner les recherches menées (J. Gutenberg) sur les enzymes jouant un rôle dans la réplication du virus de l’hépatite C (NS5B-ARN polymérase, NS3 protéase, NS3 hélicase). Une autre stratégie de lutte contre les virus réside dans l’utilisation des « ARN antisens ». Généralement, on met en œuvre des oligonucléotides (ODN) antisens, c’est-à-dire capables de former des hybrides avec une séquence complémentaire dans l’ARN du virus.

Il en résulte, le plus souvent, une inhibition de la traduction en protéines, (s’il s’agit d’un ARN messager provenant d’un virus à ADN), d’un blocage de l’épis-sage, ou de la réplication, (s’il s’agit d’un virus à ARN), etc. Cette stratégie

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est utilisée pour entraver l’action de diverses familles de virus (rétrovirus, herpès, papillomavirus, etc.). Diverses recherches ont été menées avec des oligonucléotides antisens, recherches visant à inhiber la synthèse de protéines majeures, dans le développement du VIH (Greg, Rev, Tat…). Plusieurs oligo-anti VIH sont en essais cliniques.

De nombreuses études expérimentales ont également été conduites selon la même stratégie dans le cas des hépadnavirus dont le prototype est le HBY ; elles ont permis de bloquer in vitro certaines étapes clés de la traduction et de la réplication ainsi que de l’encapsidation de ces virus. In vivo, certains oligo-antisens sont capables d’empêcher très activement la réplication du virus de l’hépatite B aviaire au niveau des hépatocytes.

Des résultats très probants ont enfi n été obtenus en clinique en utilisant des antisens pour inhiber les cytomégalovirus (CMV) causes de rétinites chez les patients atteints du SIDA.