Dans une analyse récente, les chercheurs ont étudié la formation de fibrilles amyloïdes chez les patients atteints de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) et ont publié leurs résultats sur le bioRxiv* serveur de préimpression.
Le monde assiste à une augmentation massive des cas de coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) avec plus de 270 millions de cas signalés à ce jour. Plusieurs coronavirus (OC43, 229E, NL63, HKU1) sont connus pour infecter les humains provoquant des troubles respiratoires ; Cependant, il a été découvert que COVID-19 affecte plusieurs systèmes d’organes, provoquant des complications des voies extra-respiratoires telles que l’insuffisance cardiaque, la neuropathie périphérique, les troubles du système nerveux central (SNC) et la coagulation sanguine.
Étude : Amyloïdogenèse de la protéine de pointe SARS-CoV-2. Crédit d’image: Yeti en pointillé/Shutterstock
Sommaire
L’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont cherché à savoir si la protéine SARS-CoV-2 S pouvait provoquer une amylose. Les coronavirus utilisent leur protéine de pointe de surface (S) pour se fixer aux cellules hôtes. Environ 316 peptides de pointe (15-mères avec 11 acides aminés [aa] chevauchement) ont été initialement criblés dans deux sous-groupes égaux et testés in vitro pour la formation de fibrilles amyloïdes.
De plus, ils ont généré 20 séquences peptidiques aa pour trouver les séquences les plus amyloïdogènes en utilisant l’algorithme de prédiction WALTZ. Les peptides ont été lyophilisés et dissous dans de l’hexafluoroisopropanol (HFIP), puis dilués dans du tampon PBS. Ils ont été maintenus à une concentration de 0,1 mg/ml (10% HFIP) et observés pour la formation de fibrilles amyloïdes in vitro. La cinétique de formation a été surveillée à l’aide de la thioflavine T (ThT), de la biréfringence au rouge Congo (CR) et de la microscopie électronique à transmission négative (MET).
Résultats
L’équipe a découvert sept peptides synthétiques (amyloïdogènes) d’une longueur de 20 acides aminés dans la protéine S et a découvert que six d’entre eux étaient en conformation en feuillet bêta, comme observé dans la structure cryo-EM de la protéine SARS-CoV-2 dans son état fermé. Il a été noté que ces peptides isolés pouvaient s’agréger sous forme de fibrilles à 37°C pendant l’incubation. De ces sept peptides, trois peptides se sont avérés répondre aux critères des fibrilles amyloïdes : cinétique de ThT sigmoïde, congophilie et morphologie fibrillaire ultrastructurale. Ces peptides étaient Spike191, Spike532 et Spike1165, qui sont nommés en fonction de la position de départ de la protéine S.
De plus, les chercheurs ont analysé la formation de fibrilles avec ces sept peptides en tant que mélange résultant en une cinétique de ThT sigmoïde basée sur un mécanisme dépendant de la nucléation et ont remarqué que la morphologie des fibrilles était similaire à celle de Spike191, indiquant que ce peptide était dominant dans le mélange.
Il est connu que la protéolyse des protéines précurseurs initie la formation d’amyloïde dans plusieurs maladies comme la maladie d’Alzheimer, la démence britannique et danoise et l’amylose finlandaise. La protéine S du SRAS-CoV-2 serait également protéolysée chez les hôtes en tant que réponse immunitaire et, par conséquent, pour comprendre le mécanisme plausible de la formation de fibrilles, la protéine S complète a été clivée in vitro en utilisant l’enzyme, l’élastase des neutrophiles (NE). La NE, sécrétée par les neutrophiles, a été sélectionnée après l’obtention de résultats positifs de protéolyse in silico de la protéine S. L’analyse a révélé que la protéine S pleine longueur ne peut pas former de fibrilles et que la NE seule ne peut pas non plus ; cependant, la co-incubation des deux protéines a formé des fibrilles indiquant un clivage protéolytique par NE qui a abouti à un peptide de type Spike191.
Conclusion
Les résultats rapportés dans l’étude permettent de comprendre l’amylose observée chez les patients COVID-19. COVID-19 induit une pathogenèse multifactorielle et complexe comme le syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) à partir de plusieurs réactions inflammatoires du système immunitaire inné. Une tempête de cytokines, des dommages cardiaques, neuraux et rénaux ont également été signalés en raison de COVID-19.
Plusieurs études ont observé une coagulation sanguine chez des patients COVID-19 en raison de l’agrégation de fibrilles amyloïdes extracellulaires.
De plus, il a été rapporté que la NE est surexprimée au niveau des sites d’inflammation et d’administration du vaccin. À l’échelle mondiale, plus de huit milliards de doses de vaccin COVID-19 ont été administrées jusqu’à présent et la majorité d’entre elles sont des vaccins à base d’ARNm qui fournissent des informations pour coder la protéine SARS-CoV-2 S en tant qu’antigène principal. Récemment, la formation de fibrilles a été notée chez un humain au site d’injection du vaccin à ARNm et dans les ganglions lymphatiques dans les 24 heures suivant l’administration.
Les résultats ont observé que l’endoprotéolyse de la protéine S par la NE, qui génère des peptides tels que le segment 193-202, et éventuellement d’autres segments amyloïdogènes par d’autres protéases, pourrait former des fibrilles amyloïdes. Des complications telles que la fibrinolyse, la coagulation sanguine, l’angiopathie amyloïde cérébrale, l’activation de FXII Kallikrein/Kinin et la thromboinflammation ont été liées à l’amylose, ce qui pourrait suggérer un lien possible entre les phénotypes COVID-19 et l’amyloïdogenèse de la protéine S.
En conclusion, les auteurs ont proposé que l’inflammation combinée à des agrégats de peptides amyloïdogènes des protéines SARS-CoV-2 S pourrait induire une amylose systémique.
*Avis important
bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, orienter la pratique clinique/le comportement lié à la santé, ou traités comme des informations établies.
