Développement d’un outil basé sur la lumière pour l’inactivation du SARS-CoV-2

Le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) s’est rapidement propagé dans le monde après son émergence à Wuhan, en Chine. Les taux de transmission rapides, les infections asymptomatiques et les taux de mortalité élevés au sein des groupes à risque ont forcé la plupart des pays à recourir à la fermeture des lieux publics, à l’obligation de porter des masques faciaux et même à des ordonnances et des blocages de séjour à domicile.

Étude : La lumière bleue visible inhibe l’infection et la réplication du SRAS-CoV-2 à des doses bien tolérées par les tissus respiratoires humains. Crédit d’image : Ni Gal/Shutterstock

Alors que les programmes de vaccination de masse ont commencé à stopper la propagation du virus, ils sont au point mort dans plusieurs grands pays. La montée en puissance de variantes préoccupantes assure que de nouveaux outils contre la maladie sont toujours indispensables. Dans un article publié en Rapports scientifiques, des chercheurs d’EMIT bio ont développé une unité de lumière biologique (BLU) qui peut stériliser les surfaces, tuant le SARS-CoV-2.

Fond

La lumière ultraviolette (UV) est efficace pour tuer les micro-organismes. Il est souvent utilisé comme outil de stérilisation dans les hôpitaux. De nombreuses études ont montré l’efficacité de la lumière UV, principalement de la lumière UVC, pour inactiver les coronavirus qui n’ont pas envahi les cellules sur des surfaces aérosolisées ou dans un liquide. Lorsque l’ARN du virus absorbe les photons UVC, des dimères de pyrimidine se forment, empêchant toute réplication ultérieure.

Cependant, la lumière UVC peut également endommager les génomes des mammifères, risquant des mutations et des lésions, limitant l’utilisation des UVC comme thérapie. La photobiomodulation (PBM), également appelée luminothérapie, utilise la lumière dans le spectre visible ou proche infrarouge pour inactiver les virus à ARN et à ADN. L’absence d’une plate-forme d’éclairage efficace a jusqu’à présent empêché son utilisation pour une thérapie efficace.

L’étude

Le BLU que les chercheurs ont développé peut fournir des longueurs d’onde sûres de lumière bleue visible à des densités sélectionnables pour inactiver le SARS-CoV-2, qu’il soit à l’intérieur d’une cellule ou non. Les BLU contiennent des matrices de LED optimisées avec des profils d’émission étroits. Ces réseaux peuvent éclairer les plaques d’essai avec des doses de lumière choisies de manière répétable et fiable. Chaque matrice de LED est caractérisée par la mesure du flux spectral par rapport à la longueur d’onde. Ils ont découvert que les LED de 405 nm montrent 16,5% de flux dans le spectre UVA, tandis que les longueurs d’onde de la lumière de 425 nm sont presque entièrement dans le spectre de la lumière visible.

Pour déterminer l’applicabilité de cette technologie chez des sujets humains, les chercheurs ont évalué l’effet des BLU sur des modèles de tissus 3D développés à partir de cellules isolées d’un seul donneur. Des cellules ont été prélevées dans la région bronchique/trachéale pour modéliser comment cette technologie pourrait être appliquée de manière réaliste. Les modèles créés à partir de ces cellules ont une épaisseur de 3 à 4 couches, y compris une couche d’épithélium mucociliaire avec une surface apicale cilée. Ceux-ci ont été exposés à une lumière de 385 nm, 405 nm et 425 nm au fil du temps. Sans surprise, l’exposition à une lumière de 385 nm, principalement des UVA, a montré une forte diminution de la viabilité, de plus de 50 % au total. 405 nm a provoqué une baisse de 25 %, tandis que 425 nm a montré une faible capacité à endommager les tissus, seules les doses les plus fortes montrant une perte significative de viabilité.

Pour étudier plus avant l’effet des puces BLU, les chercheurs ont examiné l’effet de la lumière bleue à 425 nm sur les cellules Vero E6, souvent utilisées pour évaluer les propriétés cytotoxiques d’agents potentiels contre le SRAS-CoV-2. À des densités de 1×104 et 2×104, la lumière bleue à 425 nm a entraîné une diminution de 25 à 50 % de la viabilité 24 heures après l’éclairage. A 4×104, les cellules ont bien mieux toléré la lumière à moins d’être plaquées sur une plaque à 48 puits.

Suite à cela, l’impact de la lumière à 425 nm sur les cellules Vero E6 infectées par le SRAS-CoV-2 a été évalué à l’aide de la même méthode. Même de faibles doses de lumière à 425 nm étaient suffisantes pour réduire la charge virale, avec des doses plus élevées (bien que celles qui n’ont que de faibles effets sur la viabilité des cellules non infectées) montrant jusqu’à 99,9 % de réduction de l’infection.

Les scientifiques ont également observé si le temps d’irradiation post-infection affectait les résultats, mais la réduction logarithmique de l’infection restait constante. Des résultats similaires ont été observés dans les bêtacoronavirus, y compris le coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère 1 (SRAS-CoV-1) et le coronavirus du syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS), bien que le MERS ait nécessité des doses de lumière plus élevées pour l’inactivation.

Conclusion

Les chercheurs soulignent que ces BLU ont été développés spécifiquement pour aider à créer des contre-mesures contre le SRAS-CoV-2 et la capacité des puces à inhiber à la fois l’infection par le SRAS-CoV-2 sans cellules et associée aux cellules. Les résultats étaient équivalents dans deux laboratoires indépendants, ce qui montre la cohérence et la fiabilité de cette nouvelle technologie. Avec des taux de vaccination au point mort au Royaume-Uni et aux États-Unis, et de plus en plus de variantes émergentes qui peuvent échapper à l’immunité et se propager encore plus rapidement que la souche de type sauvage, cette technologie pourrait être très utile pour aider à mettre fin à la pandémie mondiale.