Les cellules endothéliales infectées de manière stable par le virus de l'herpès associé au sarcome de Kaposi recombinant présentent des propriétés viscoélastiques et morphologiques distinctes

Le virus de l’herpès associé au sarcome de Kaposi (Kaposi’s sarcoma-associated herpesvirus, KSHV) est un γ-herpèsvirus qui infecte principalement les cellules endothéliales et entraîne le développement du sarcome de Kaposi (Kaposi’s sarcoma, KS), en particulier chez les personnes vivant avec le VIH. Le sarcome de Kaposi est une tumeur maligne caractérisée par la prolifération des cellules endothéliales, se manifestant généralement par des lésions cutanées. Après l’infection par le KSHV, les cellules endothéliales subissent des changements morphologiques et mécaniques significatifs, qui pourraient servir de marqueurs pour le diagnostic précoce et le traitement. Cependant, les études quantitatives sur ces changements restent limitées, en particulier en ce qui concerne les propriétés mécaniques des cellules. Par conséquent, cette étude vise à explorer le potentiel de ces changements comme cibles diagnostiques et thérapeutiques en analysant quantitativement les modifications morphologiques et mécaniques des cellules endothéliales après infection par le KSHV.

Source de l’article

Cet article a été rédigé par Majahonkhe M. Shabangu, Melissa J. Blumenthal, Danielle T. Sass, Dirk M. Lang, Georgia Schafer et Thomas Franz. Les auteurs sont affiliés à plusieurs institutions, notamment le Centre de recherche en ingénierie biomédicale de l’Université du Cap (University of Cape Town) et le Centre international de génie génétique et de biotechnologie (International Centre for Genetic Engineering and Biotechnology). L’article a été publié le 5 avril 2025 dans la revue Cellular and Molecular Bioengineering, avec le DOI 10.1007/s12195-025-00848-z.

Démarche de recherche

1. Culture cellulaire et infection virale

L’étude a utilisé deux lignées de cellules endothéliales : les cellules endothéliales vasculaires (HuARLT2, dérivées des HUVEC) et les cellules endothéliales lymphatiques (LEC). Ces cellules ont été infectées par le KSHV recombinant (rKSHV) via la méthode de spinoculation, établissant ainsi des modèles d’infection stable (HuARLT2-rKSHV et LEC-rKSHV). Après l’infection, les cellules ont été cultivées dans un milieu de sélection contenant de la puromycine pendant au moins deux semaines pour assurer une infection virale stable.

2. Microrhéologie par suivi mitochondrial (Mitochondria-Tracking Microrheology, MTM)

Pour étudier les propriétés mécaniques des cellules après infection, les chercheurs ont utilisé la technique de microrhéologie par suivi mitochondrial. Les cellules ont été colorées, puis imagées en temps réel à l’aide d’un microscope confocal pour enregistrer les trajectoires des mitochondries. En analysant le déplacement quadratique moyen (Mean Squared Displacement, MSD) et son exposant de loi de puissance (α), les chercheurs ont évalué les propriétés viscoélastiques de l’environnement intracellulaire.

3. Analyse morphologique des cellules

Les images des cellules infectées et non infectées ont été acquises à l’aide d’un microscope à contraste de phase et d’un microscope à fluorescence, puis traitées avec le logiciel Fiji. Les changements morphologiques des cellules après infection ont été quantifiés en mesurant le rapport d’aspect (aspect ratio), la circularité (roundness) et la circularité (circularity).

4. Analyse des données

Les données ont été analysées à l’aide de Python et de GraphPad Prism pour évaluer les différences morphologiques et mécaniques entre les cellules infectées et non infectées. La normalité des données a été vérifiée par le test de Shapiro-Wilk, et les comparaisons entre groupes ont été effectuées à l’aide du test t de Welch ou du test U de Mann-Whitney.

Résultats principaux

1. Changements morphologiques des cellules

L’étude a révélé que l’infection par le KSHV augmentait significativement le rapport d’aspect des cellules HuARLT2 et LEC, tout en réduisant leur circularité et leur circularité. Plus précisément, le rapport d’aspect des cellules HuARLT2-rKSHV a augmenté de 29,7 %, tandis que leur circularité a diminué de 26,1 % et leur circularité de 25,7 %. Les cellules LEC-rKSHV ont également montré des changements morphologiques similaires, bien que moins prononcés.

2. Propriétés mécaniques des cellules

L’analyse par microrhéologie par suivi mitochondrial a montré que l’infection par le KSHV augmentait significativement la déformabilité des cellules, comme en témoigne l’augmentation du MSD à des temps de retard courts (τ = 0,19 s). Le MSD des cellules HuARLT2-rKSHV et LEC-rKSHV était respectivement 49,4 % et 42,2 % plus élevé que celui des cellules non infectées. De plus, l’exposant de loi de puissance du MSD (α) des cellules infectées a diminué de manière significative, indiquant une augmentation de la viscosité cytoplasmique.

Conclusion

Cette étude démontre que l’infection par le KSHV induit des changements morphologiques et mécaniques significatifs dans les cellules endothéliales, qui pourraient servir de biomarqueurs pour le diagnostic précoce du sarcome de Kaposi. En particulier, l’augmentation de la déformabilité cellulaire et les changements de viscosité cytoplasmique pourraient fournir des indices importants pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques. De plus, l’étude a révélé que, par rapport aux cellules endothéliales vasculaires, les cellules endothéliales lymphatiques présentaient des changements morphologiques moins prononcés après infection, mais des changements mécaniques plus significatifs, suggérant que les propriétés mécaniques intracellulaires pourraient être plus sensibles que les changements morphologiques pour détecter l’infection par le KSHV.

Points forts de l’étude

1. Analyse quantitative des changements morphologiques et mécaniques après infection par le KSHV : Cette étude est la première à analyser systématiquement, par des méthodes quantitatives, les changements morphologiques et mécaniques des cellules endothéliales après infection par le KSHV, offrant ainsi de nouvelles perspectives pour le diagnostic précoce du sarcome de Kaposi.
2. Application de la microrhéologie par suivi mitochondrial : L’étude a utilisé une technique innovante de microrhéologie par suivi mitochondrial, permettant de mesurer avec précision les propriétés viscoélastiques intracellulaires, fournissant ainsi un nouvel outil pour étudier les mécanismes mécaniques de l’infection virale.
3. Potentiel des propriétés mécaniques cellulaires comme marqueurs diagnostiques : L’étude a montré que les changements des propriétés mécaniques cellulaires après infection par le KSHV étaient plus marqués que les changements morphologiques, ce qui fournit une base théorique pour le développement de méthodes diagnostiques basées sur les propriétés mécaniques des cellules.

Valeur de l’étude

Cette étude approfondit non seulement la compréhension des mécanismes d’infection par le KSHV, mais offre également de nouvelles perspectives pour le diagnostic précoce et le traitement du sarcome de Kaposi. En particulier, les changements des propriétés mécaniques cellulaires pourraient devenir des cibles importantes pour le développement d’outils de diagnostic non invasifs. De plus, la technique de microrhéologie à haut débit utilisée dans cette étude fournit une nouvelle référence méthodologique pour la recherche sur d’autres infections virales et cancers.

Autres informations utiles

Les données et les codes d’analyse de l’étude ont été rendus publics sur le dépôt de données ZivaHub de l’Université du Cap, permettant à d’autres chercheurs de les consulter et de les utiliser. En outre, l’étude a été financée par plusieurs institutions, notamment la Fondation nationale de la recherche d’Afrique du Sud (National Research Foundation of South Africa), assurant ainsi la bonne réalisation des travaux.

Grâce à cette étude, les scientifiques ont non seulement mis en lumière les mécanismes biomécaniques de l’infection des cellules endothéliales par le KSHV, mais ont également posé les bases pour le développement de stratégies diagnostiques et thérapeutiques basées sur les propriétés mécaniques des cellules.