- La modélisation mise au point par l'équipe du MIT montre que des vibrations ultrasonores de 100 MHz permettent de déformer la coquille du coronavirus.
- Des fréquences plus basses, comprises entre 25 et 50 MHz, sont encore plus efficaces pour déformer et fracturer l'enveloppe du coronavirus.
- A terme, les ultrasons pourront être envisagées comme piste thérapeutique contre le SARS-CoV-2.
Rompre la "coquille" du SARS-CoV-2 en la faisant s’effondrer sur elle-même est peut-être possible. Cette bonne nouvelle est l’objet d’une nouvelle menée par des chercheurs du département d’ingénierie mécanique du Massachussetts Institute of Technology (MIT), et publiée dans le Journal of the Mechanics and Physics of Solids.
Ses auteurs ont étudié la structure du coronavirus, avec ses protéines en forme de pointes qui s’accrochent aux cellules saines de l’hôte et déclenchent l’invasion de l’ARN viral. Ils ont pu démontrer qu’il était possible d’endommager cette structure grâce à des ultrasons compris entre 25 et 100 mégahertz, soit la fréquence utilisée par l’imagerie médicale.
Grâce à des simulations informatiques, l'équipe de recherche a modélisé la réponse mécanique du virus aux vibrations dans une gamme de fréquences ultrasonores. Les vibrations comprises entre 25 et 100 mégahertz déclenchent ainsi l'effondrement de l'enveloppe et des pointes du virus, qui commençait à se rompre en une fraction de milliseconde, que la simulation ait lieu dans l’air ou dans l’eau.
"Nous avons prouvé que sous l'excitation des ultrasons, l'enveloppe et les pointes du coronavirus vibrent, et que l'amplitude de cette vibration est très grande, produisant des souches qui pourraient briser certaines parties du virus, causant des dommages visibles à l'enveloppe extérieure et peut-être des dommages invisibles à l'ARN à l'intérieur", dataille le Pr Tomasz Wierzbicki du MIT, qui espère que ces résultats pourront lancer "une discussion entre diverses disciplines".
Une déformation de la coque du virus sous l'intensité des ultrasons
Les chercheurs se sont basés sur des travaux antérieurs pour établir la structure générale du coronavirus : elle comprend une enveloppe lisse de protéines lipidiques et des péplomères, qui sont les récepteurs en forme de pointe, très denses, qui dépassent de l’enveloppe.
En gardant cette géométrie à l'esprit, l'équipe a modélisé le virus comme une fine enveloppe élastique recouverte d'une centaine de pointes élastiques. Ils ont ensuite introduit des ultrasons dans les simulations, et observé comment les vibrations se propageaient dans la structure du virus. Ils ont commencé par des vibrations de 100 mégahertz, soit 100 millions de cycles par seconde, qu'elle a estimé être la fréquence de vibration naturelle de la coquille, sur la base de ce que l'on sait des propriétés physiques du virus.
Lorsqu'ils ont exposé le virus à ces vibrations ultrasonores de 100 MHz, les vibrations naturelles du virus étaient alors indétectables. Mais en une fraction de milliseconde, les vibrations externes, qui résonnaient avec la fréquence des oscillations naturelles du virus, ont provoqué une déformation de la coque et des pointes vers l'intérieur, semblable à celle d'une balle qui rebondit sur le sol.
À mesure que les chercheurs ont augmenté l’intensité des vibrations, ils ont constaté une fracture de la coquille du virus. À des fréquences plus basses de 25 MHz et 50 MHz, le virus s'est déformé et fracturé encore plus rapidement, à la fois dans des environnements simulés d'air et d'eau, dont la densité est similaire à celle des fluides du corps. Selon le Pr Wierzbicki, "ces fréquences et ces intensités se situent dans la fourchette de celles qui sont utilisées en toute sécurité pour l'imagerie médicale".
Désormais, les chercheurs travaillent avec des microbiologistes utilisant la microscopie atomique pour observer les effets des vibrations ultrasonores sur un type de coronavirus. S’il est prouvé que les ultrasons endommagent bien les coronavirus, y compris le SARS-CoV-2, ils pourront envisager les ultrasons pour guérir l’infection.
