La recherche d’antiviraux efficaces et sûrs contre le pathogène du coronavirus 2 (SRAS-CoV-2) du syndrome respiratoire aigu sévère responsable de la pandémie actuelle de coronavirus 2019 (COVID-19) suppose une nouvelle urgence face à des variantes plus virulentes et transmissibles. Outre le développement de nouveaux médicaments, la réutilisation de médicaments déjà approuvés a été une approche prometteuse.
Une nouvelle étude, publiée sous forme de pré-impression sur le bioRxiv* serveur, décrit l’identification de nouveaux composés à partir d’une bibliothèque, avec une activité inhibitrice contre plusieurs coronavirus. Cette étude montre l’utilité de cette méthode, en plus d’identifier des composés qui non seulement inhibent l’excrétion virale dans les cultures de SRAS-CoV-2, mais ont un effet immunomodulateur qui peut être utile pour atténuer la tempête de cytokines dommageable typique du COVID-19 sévère ou critique.
Sommaire
Infection et inflammation
Dans le COVID-19 progressif et sévère, une insuffisance respiratoire causée par le syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) s’installe, nécessitant une ventilation mécanique chez un nombre significatif de patients. Le dysfonctionnement de plusieurs organes, les défaillances d’organes et la mort sont des conséquences indésirables graves de cette maladie.
À l’heure actuelle, les soins de soutien ne sont complétés que par le remdesivir, un médicament antiviral et des corticostéroïdes anti-inflammatoires. Cependant, le virus continue de présenter de nouvelles mutations, dont plusieurs accomplissent une évasion immunitaire et résistent à la neutralisation par les anticorps existants. Il est donc urgent d’identifier des traitements peu coûteux, sûrs et efficaces pour cette maladie.
Réutilisation de médicaments
La réutilisation des médicaments s’est avérée être bien supérieure aux techniques de développement de médicaments conventionnelles dans ce scénario, car elle contourne les exigences des essais de sécurité pour la synthèse de médicaments de novo. En s’appuyant sur des médicaments déjà approuvés, il peut rendre de nombreux autres composés disponibles dans un court laps de temps, tels que le remdesivir, les antipaludiques et l’inhibiteur d’élongation Aplidin utilisé dans le myélome multiple.
Résultats de l’étude
L’étude actuelle décrit les résultats d’un dépistage de médicaments à cycles multiples destiné à identifier les médicaments qui peuvent être réutilisés pour cette maladie. L’écran a examiné les effets de milliers de composés sur l’ensemble du processus de réplication d’un alpha-coronavirus hCoV-229E marqué par fluorescence.
Une fois qu’un hit a été identifié, il a été testé contre deux autres coronavirus humains (hCoV), OC43 et SARS-CoV-2, cultivés dans une culture destinée à simuler l’épithélium nasal et bronchique, les cellules se développant à une interface air-liquide pour imiter les conditions des voies respiratoires.
Cela a conduit à l’identification de 11 composés qui ont altéré la réplication d’un certain nombre de coronavirus. L’un d’entre eux était l’ingrédient pour rince-bouche appelé chlorure de cétylpyridinium monohydraté, avec une activité topique, et le reste était des composés utilisés par voie systémique.
Ceux-ci appartiennent à des catégories telles que les antiseptiques, les antifongiques, les antibactériens, les anti-inflammatoires, les médicaments anti-tumoraux et les anti-métabolites.
Cinq d’entre eux sont des composés approuvés, dont le bleu de méthylène (MB) bien connu, l’acide mycophénolique (MPA), tandis que deux autres sont en phase II d’essais cliniques et trois en phase d’essais précliniques. Le MPA et le MB ont montré une activité inhibitrice contre l’infection par le SRAS-CoV-2, en particulier en inhibant la propagation du virus de la cellule infectée vers les cellules voisines.
Sur les cinq médicaments approuvés, le MB et le MPA semblent avoir à la fois une activité antivirale et anti-inflammatoire, sont largement disponibles et sont peu coûteux.
Relation dose-réponse
L’étude a également montré que 39 composés présentaient une faible concentration micromolaire efficace contre hCoV-229E-GFP, avec une efficacité contre l’infection de 50% des cellules (EC50) inférieure à 2 μM et un indice thérapeutique (TI) supérieur à 2. Le TI indique le marge de sécurité entre la dose thérapeutique et la dose toxique.
L’inhibiteur le plus puissant s’est avéré être celui nommé LY2090314, qui a réduit l’infection de 40% à 1,5 μM, avec une CE50 de 2 nM et un TI de près de 16 000. Avec MB, ces mesures étaient de 1,4 μM et 6, respectivement, tandis que pour l’AMP, les valeurs étaient de 1,9 μM et 25, respectivement.
Les concentrations thérapeutiques de ces trois composés étaient respectivement de 32 μM, 9 μM et 46 μM. À une concentration de 1,75 μM, 39 composés se sont également avérés efficaces et sans danger contre le hCoV-OC43.
Inhibition du SRAS-CoV-2
Lors des tests d’inhibition du SARS-CoV-2, onze composés ont été identifiés pour inhiber la réplication de ce virus dans au moins deux lignées cellulaires. Le MPA, le bromure de thonzonium et le MLN4924 étaient actifs dans trois lignées cellulaires et ont montré une inhibition de hCoV-OC43 et SARS-CoV-2, qu’ils soient utilisés pour prétraiter les cellules, ou ajoutés après une provocation virale.
Deux composés étaient inhibiteurs dans chaque lignée cellulaire testée, à savoir le Posaconazole et le Ro 48-8071. Beaucoup plus de composés étaient actifs à la fois contre hCoV-229E-GFP et hCoV-OC43 que contre SARS-CoV-2, sans relation évidente avec la lignée cellulaire dans laquelle il a été cultivé.
Les températures de culture peuvent altérer l’activité de certains de ces composés, ce qui explique le nombre réduit de composés ayant une activité anti-SARS-CoV-2. Cependant, le criblage réalisé dans des lignées cellulaires avec deux hCoV endémiques (229E, OC43) et SARS-CoV-2, a conduit à la détection d’une activité antivirale dans cinq composés.
Bleu de méthylène (MB)
Le MB et le MPA avaient tous deux des effets inhibiteurs sur l’infection par le SRAS-CoV-2, les cellules traitées exposées montrant une action ciliaire normale. Les cellules non traitées avaient des battements ciliaires réduits.
À des concentrations de 1 et 10 μM, MB a réduit l’excrétion de virions infectieux jusqu’à 2 logs le deuxième jour après l’infection (dpi), et de 8 dpi, l’excrétion virale était indétectable. Dans le sommet de l’explant, correspondant au côté exposé de l’épithélium des voies respiratoires, la charge du génome viral a été réduite d’environ 2 log à 3 ou 4 dpi.
Ces résultats ont été confirmés par la détection de l’acide ribonucléique viral (ARN) par des tests de réaction en chaîne par polymérase (PCR).
Cependant, au-delà de 4 dpi, il n’y avait aucune réduction de la charge du génome viral au sommet de la culture d’explant, bien que les titres viraux étaient indétectables.
MB est un agent de cyclage redox, utilisant des flavo-oxydoréductases cellulaires pour leur réduction tout en consommant du phosphate cellulaire de nicotinamide adénine dinucléotide (NADPH). L’auto-oxydation rapide du leuco-MB, la forme réduite, consomme de l’oxygène moléculaire et produit du peroxyde d’hydrogène, qui est un agent oxydant très puissant.
En réponse, plusieurs gènes sont déclenchés, parmi lesquels le facteur de transcription Nrf2 (facteur nucléaire érythroïde 2 lié au facteur 2) est lié à de nombreuses voies cellulaires qui sont activées dans le stress et l’homéostasie. Si l’expression de Nrf2 est améliorée, cela pourrait inhiber l’infection par le SRAS-CoV-2. En fait, l’expression de ce gène s’est avérée réduite dans les tissus obtenus à partir de patients atteints de COVID-19.
Un autre succès majeur, le GPP-78, implique également l’une des enzymes clés dans la récupération ou le recyclage du NAD.
Acide mycophénolique (MPA)
Le MPA a également montré des effets antiviraux significatifs, seulement inférieurs au MB, l’efficacité continuant d’être démontrée après exposition virale, en particulier à 10 ou 10 μM. Cependant, le nombre de copies du génome viral apical n’a montré qu’une faible réduction.
Le MPA peut non seulement inhiber la réplication virale par son inhibition non compétitive d’une enzyme requise par la protéine virale non structurale (nsp) 14 pour la réplication et la transcription. Cela bloque également la prolifération des cellules T et B.
Il peut également réduire les niveaux de furine, une protéase vitale pour la pathologie systémique causée par le virus et pour sa propagation au sein de l’hôte. La furine est essentielle pour amorcer la protéine de pointe pour accomplir la liaison virus-neuropiline-1 (NRP-1) pour infecter les cellules nerveuses et cardiaques.
Le MPA a également des effets immunosuppresseurs et anti-inflammatoires à des concentrations plus élevées, comme indiqué par son utilisation chez les patients transplantés d’organes sous forme de mycophénolate mofétil (MMF), pour réduire l’incidence du rejet de greffe. Dans le cas de COVID-19 grave ou critique, l’utilisation de l’AMP peut éviter la tempête de cytokines responsable des dommages multi-organes.
Ces actions peuvent être attribuables à la suppression de la prolifération lymphocytaire, ces cellules étant très vulnérables à ce mécanisme d’inhibition.
Potentiel de réutilisation
Certains composés sont déjà en cours de développement pour une utilisation clinique. MLN4924 empêche également la dégradation de Nrf2, ce qui peut indiquer qu’il a un mécanisme similaire d’inhibition contre le SARS-CoV-2. Cela montre également une CE50 de 30 nM contre hCoV-229E, et son activité principale est contre l’enzyme d’activation Nedd8 (NAE) qui perturbe le cycle cellulaire et conduit à l’apoptose.
Ro 48-8071 est en test préclinique et a montré le profil le plus efficace. C’est un inhibiteur de la biosynthèse du cholestérol via son inhibition de l’activité enzymatique.
Le posaconazole a également montré le même mécanisme et le même profil d’inhibition, mais n’a pas suivi de schéma dose-réponse. Le posaconazole était cependant extrêmement sûr.
Autres composés
Le composé SB-505124 inhibe également le récepteur de TGF-bêta de type I sérine / thréonine kinase, ou kinase de type récepteur d’activine (ALK) 4, avec ALK5 et ALK7. Étant donné que le récepteur du TGF-bêta régule de multiples fonctions des cellules immunitaires, cela peut également conduire à une suppression de la réponse inflammatoire.
LY2090314 est l’un des nombreux composés qui ciblent la glycogène synthase kinase et avait une CE50 de 2 nM contre hCoV-229E-GFP. Cependant, aucun de ceux-ci n’a montré d’activité antivirale du SRAS-CoV-2.
Quelles sont les implications?
Au vu du déploiement du vaccin dans de nombreux pays, on peut penser que la menace posée par le COVID-19 touche à sa fin. Cependant, il faudra peut-être des années pour que le monde entier soit vacciné, de nombreuses variantes plus récentes montrant déjà une résistance aux anticorps immunitaires, à la fois thérapeutiques et ceux provoqués par une infection naturelle.
De plus, les personnes atteintes de COVID-19 doivent être traitées avec des agents sûrs et spécifiques. Les médicaments à large spectre sont préférables lorsque les nombreux événements potentiels de transmission de coronavirus zoonotiques et anthroponotiques sont pris en compte.
L’avenir peut résider dans des médicaments qui ciblent l’hôte plutôt que le virus, comme c’est le cas avec le remdesivir, qui arrête l’enzyme de réplication virale, l’ARN polymérase ARN-dépendante (RdRp). Ce mode d’inhibition reste constant à travers une variété de virus, mais peut être facilement évité par un seul changement de nucléotide dans la polymérase du virus Ebola, par exemple.
Le large spectre d’inhibition à travers plusieurs hCoV différents indique que le mécanisme d’inhibition n’est pas actif au point d’entrée virale. En effet, ces virus ont des mécanismes d’entrée différents.
Par conséquent, les composés que nous avons identifiés ici ciblent probablement les fonctions de l’hôte nécessaires à la formation de la descendance du virus, à la sortie des cellules infectées ou à la transmission aux cellules voisines.
Ce criblage à grande échelle de composés contre l’ensemble du cycle de réplication virale a conduit à l’identification de multiples coups prometteurs qui peuvent être réutilisés pour l’inhibition du SRAS-CoV-2. Cinq composés approuvés ont été identifiés.
Ceux-ci comprennent le MB et le MPA, le posaconazole, le bromure de thonzonium et le cétylpyridinium. Ceux-ci ont empêché de diverses manières l’excrétion et la dissémination virales, et tous étaient oraux, à l’exception du Cetylpyridinium, qui est un agent topique.
*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, guider la pratique clinique / les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies
