Des chercheurs de l’Université de São Paulo (USP) ont découvert que les ondes ultrasonores à haute fréquence, similaires à celles utilisées lors des examens médicaux, peuvent éliminer des virus tels que le SRAS-CoV-2 et le H1N1 sans endommager les cellules humaines. Dans un article publié dans Scientific Reports, ils ont décrit comment le phénomène, appelé résonance acoustique, provoque des changements structurels dans les particules virales jusqu'à leur rupture et leur inactivation.
« C'est un peu comme combattre le virus en criant. Nous avons prouvé dans cette étude que l'énergie des ondes sonores provoque un changement morphologique des particules virales au point qu'elles explosent, dans un phénomène comparable à ce qui se produit avec le pop-corn. En dégradant la structure de l'agent pathogène, la membrane protectrice du virus (appelée enveloppe) éclate et se déforme, rendant impossible l'invasion des cellules humaines », explique Odemir Martinez Bruno, professeur à l'Institut de physique de São Carlos. (IFSC) de l'USP qui a coordonné l'étude.
L'inactivation par ultrasons des virus enveloppés ouvre une nouvelle possibilité de traitement pour les maladies virales. À tel point que l’équipe réalise déjà des tests in vitro contre d’autres infections, comme la dengue, le chikungunya et le zika. La possibilité d’un traitement alternatif est particulièrement intéressante car les médicaments antiviraux sont généralement difficiles à développer.
« Bien qu'elle soit encore loin d'être utilisée en clinique, il s'agit d'une stratégie prometteuse contre les virus enveloppés en général, car le développement d'antiviraux chimiques est complexe et difficile à réaliser. De plus, c'est une solution « verte », car elle ne génère pas de déchets, n'entraîne aucun impact environnemental et ne favorise pas la résistance virale », déclare Flávio Protásio Veras, professeur à l'Université fédérale d'Alfenas (Unifal) et chercheur postdoctoral à la FAPESP, qui a également financé les travaux à travers les projets. 20/05601-6, 23/07241-5, 13/08216-2, 19/26119-0, 18/22214-6 et 21/08325-2.
L'enquête a réuni des scientifiques de différents domaines de la connaissance. Outre les physiciens théoriciens et acoustiques de l'IFSC, des spécialistes du Centre de recherche en virologie et du Centre de recherche sur les maladies inflammatoires (CRID), liés à la Faculté de médecine de Ribeirão Preto (FMRP-USP), à la Faculté des sciences pharmaceutiques (FCFRP-USP) et à la Faculté des sciences et technologies de l'Universidade Estadual Paulista (Unesp), ont participé à l'étude, qui ont contribué à des analyses structurelles et toxicologiques en utilisant des techniques telles que la microscopie et la diffusion de la lumière.
L’initiative comprenait également la collaboration de Charles Rice, professeur à l’Université Rockefeller (États-Unis) et prix Nobel de médecine 2020, qui a fourni des virus fluorescents pour une visualisation en temps réel.
C'est de la géométrie
Cette découverte a surpris les chercheurs car elle va à l’encontre des théories classiques de la physique, car la longueur d’onde des ultrasons est bien supérieure à la taille du virus, ce qui, en théorie, empêcherait toute interaction.
« Le phénomène est complètement géométrique. Les particules sphériques, comme de nombreux virus enveloppés, absorbent mieux l'énergie des ondes ultrasonores. C'est cette accumulation d'énergie à l'intérieur de la particule qui provoque des modifications dans la structure de l'enveloppe du virus jusqu'à sa rupture. Ainsi, si les virus étaient triangulaires ou carrés, ils ne subiraient pas le même effet pop-corn dû à la résonance acoustique », explique Bruno.
Le chercheur souligne également que, comme le procédé dépend strictement de la forme de la particule virale et non de mutations génétiques, des variants comme ceux observés lors de la pandémie de Covid-19 (ômicron et delta par exemple) n’affectent pas l’efficacité de la technique.
Ajuster la fréquence
« La technique n'est pas destinée à être appliquée à la décontamination. Cela existe déjà. Les ultrasons sont déjà utilisés pour la prophylaxie du matériel dentaire et chirurgical, mais ils agissent grâce à un autre phénomène physique, la cavitation, qui détruit tout matériel biologique », explique Bruno.
Il explique que la résonance acoustique et la cavitation diffèrent principalement par la fréquence utilisée et les effets sur les virus et les cellules. « Alors que la cavitation se produit à basse fréquence et détruit à la fois le virus et les tissus par l'effondrement des bulles de gaz, la résonance acoustique agit à haute fréquence (3-20 MHz) », commente-t-il.
Dans le cas de la résonance acoustique, le chercheur explique que l'énergie sonore est couplée à la structure virale, excitant des vibrations internes qui conduisent à la rupture mécanique de l'enveloppe virale sans modifier la température ou le pH du milieu. « Le résultat est un mécanisme sélectif et sûr, car seul le virus absorbe l'énergie et est déstabilisé, sans présenter de risque pour les cellules humaines », ajoute-t-il.
La partie théorique derrière le phénomène des virus enveloppés éclatant comme du pop-corn a été décrite dans un autre article scientifique, publié dans le Journal brésilien de physique. (Avec informations de l'Agence Fapesp)
