L’agent pathogène du syndrome respiratoire aigu sévère coronavirus 2 (SRAS-CoV-2) est apparu à Wuhan fin 2019 pour déclencher la pandémie de coronavirus (CoV) la plus récente et la plus dévastatrice des cent dernières années. Avec un bilan de six millions de morts et plus encore, il a déclenché d’intenses efforts scientifiques pour découvrir des antiviraux efficaces et sûrs.
L’ARN polymérase ARN-dépendante (RdRp) est une enzyme clé pour la réplication et la transcription génomiques du SRAS-CoV-2 et, par conséquent, pour la réplication virale. Un nouvel article passe en revue les connaissances actuelles sur les inhibiteurs de RdRp qui pourraient être développés davantage pour fournir des antiviraux largement efficaces contre le SRAS-CoV-2 en particulier et les CoV en général.
Sommaire
Introduction
Le SRAS-CoV-2 est un bêta-CoV avec un génome d’acide ribonucléique (ARN) simple brin avec environ 30 000 bases codant pour 27 protéines différentes sur 14 cadres de lecture ouverts (ORF). L’extrémité 3′ code pour des protéines structurales, comprenant la protéine de pointe immunodominante, les protéines d’enveloppe, de membrane et de nucléocapside. À l’extrémité 5′, ORF1a/1b code pour deux grandes polyprotéines qui subissent un clivage pour donner 16 protéines non structurelles.
L’un d’eux est le RdRp, qui fait partie du complexe de réplication-transcription (RTC) responsable de la synthèse des ARN génomiques et sous-génomiques nécessaires au succès de l’infection. Son composant catalytique, la protéine non structurale (nsp) 12, forme un sous-complexe avec nsp7 et nsp8, avant de pouvoir afficher une activité enzymatique adéquate. Il s’agit de l’holoenzyme RdRp (holo-RdRp).
Les variantes de virus émergentes ont affiché des mutations dans la protéine de pointe qui améliorent la virulence, la transmissibilité ou les capacités d’évasion immunitaire. Par conséquent, les antiviraux restent un objectif hautement souhaitable, malgré le déploiement de nombreux vaccins contre le virus.
Lors du développement d’antiviraux à large spectre, la cible doit être une protéine virale hautement conservée. RdRp est la protéine la plus conservée parmi les CoV. Surtout, il n’y a pas d’homologue humain. La présente étude, publiée dans Pharmacologie biochimiquerésume les inhibiteurs actuels de RdRp et les mécanismes par lesquels ils interagissent avec le RdRp viral, afin de fournir une base pour la recherche future sur les médicaments dans ce domaine.
Inhibiteurs nucléosidiques
Il existe deux principaux types d’inhibiteurs de RdRp. Le premier comprend des inhibiteurs d’analogues nucléosidiques qui se lient au site de liaison du substrat (nucléoside) sur l’enzyme. L’autre type, les inhibiteurs non nucléosidiques, présente une inhibition allostérique, se liant à des sites non substrats pour empêcher la liaison nucléosidique au site substrat.
Les inhibiteurs d’analogues nucléosidiques (INA) ont reçu beaucoup d’attention. Ils se répartissent en trois classes : ceux qui induisent des mutations après incorporation dans le brin d’ARN en allongement ; terminaisons de chaîne obligatoires ; et les terminaisons de chaîne retardées.
Les trois types sont activés par phosphorylation. Cela leur permet d’être insérés dans l’ARN naissant.
Remdesivir (RDV) a été développé pour lutter contre le virus Ebola en 2014, mais a été réorienté contre la maladie à coronavirus actuelle 2019 (COVID-19). Il s’agit d’un promédicament qui est d’abord métabolisé en adénine avant la phosphorylation ultérieure pour former le remdesivir triphosphate (RTP), le substrat artificiel qui inhibe davantage la synthèse d’ARN.
Il a été largement utilisé pendant la pandémie en cours, avec un léger effet contre la mortalité chez les patients sans maladie modérée ou grave. Il a également réduit le temps de récupération de 30 %, selon les résultats préliminaires. C’est le seul médicament COVID-19 approuvé par la Food and Drug Administration pour une utilisation dans de telles situations.
Autres médicaments comprennent le favipiravir (FPV), un médicament antigrippal à large activité antivirale ; et le molnupiravir, qui a montré des premiers résultats encourageants et a reçu une autorisation d’utilisation d’urgence (EUA) de l’Agence de réglementation des médicaments et des produits de santé (MHRA) et de la FDA.
Le molnupiravir est mutagène dans son action antivirale. Cependant, comme il peut également induire des mutations dans la cellule hôte, comme observé dans les modèles de culture cellulaire, une étude plus approfondie est nécessaire.
Galidésivir, un analogue de l’adénosine qui, lorsqu’il est phosphorylé, a une plus grande affinité pour l’ARN polymérase virale que la polymérase de la cellule hôte. Le résultat est une modification de sa nature électrostatique, provoquant l’arrêt prématuré de la réplication.
Ribavirine a plus de quatre décennies et est un analogue de la guanosine qui peut s’apparier avec la cytidine ou l’uridine triphosphate, produisant une mutagenèse mortelle mais inhibant également la synthèse de novo des nucléotides de guanine. Les deux mécanismes contribuent à l’effet antiviral. La toxicité fœtale, les effets potentiels de réduction du calcium et du magnésium et l’anémie hémolytique sont tous des effets indésirables préoccupants.
Sofosbuvir et daclatasvir sont utilisés contre l’infection par le virus de l’hépatite C. Ce virus partage un mécanisme de réplication similaire avec les CoV, et donc ces médicaments pourraient également être potentiellement utiles contre ces derniers.
Quelques in vitro les preuves montrent une inhibition coopérative de la réplication du SRAS-CoV-2 avec une combinaison de ces médicaments. Un petit essai clinique randomisé chez des patients COVID-19 modérément sévères soutient leur utilité, avec des séjours hospitaliers réduits par rapport aux soins COVID-19 standard.
Ténofovirun médicament ayant une activité contre le virus de l’immunodéficience humaine et le virus de l’hépatite B, est une autre molécule potentiellement utile, tout comme les nouveaux dérivés du RDV disponibles par voie orale VV11 6 et GS-621763. AT-527 est un autre inhibiteur à large spectre, étant un analogue de nucléotide de guanosine.
Le problème avec tout NAI est la présence de SARS-CoV-2 nsp14, qui est une enzyme exonucléase de relecture capable d’éditer les analogues de nucléotides faux-sens incorporés, restaurant ainsi la capacité réplicative.
Inhibiteurs non nucléosidiques (INN)
Les NNI ont l’avantage de ne pas dépendre de leur incorporation dans la rupture de la chaîne nucléotidique pour leurs effets anti-réplicatifs. De plus, ils couvrent une gamme chimique plus large et sont probablement biodisponibles par voie orale. Dans la plupart des cas, ces médicaments provoquent des effets allostériques sur la liaison RdRp-substrat.
Leurs fonctions anti-inflammatoires, antioxydantes, immunomodulatrices et cardioprotectrices supplémentaires augmentent leur utilité potentielle dans le COVID-19.
Parmi ces composés, les plus prometteurs sont suramine, un ancien médicament utilisé pour traiter de nombreuses infections parasitaires et virales, ainsi que le cancer, les morsures de serpent et l’autisme. Il a de multiples actions sur l’infection virale, y compris l’inhibition de la fixation et de l’entrée virales et la libération des virions des cellules hôtes.
Les analyses de culture cellulaire ont montré sa capacité à inhiber la réplication du SRAS-CoV-2 en empêchant l’entrée virale dans la cellule, avec une réduction de 2 à 3 fois de la charge virale. Il inhibe également RdRp, se liant à deux sites différents, l’un provoquant un encombrement direct et l’autre un encombrement allostérique.
« Ce schéma de liaison unique est cohérent avec le fait que la suramine et ses dérivés sont au moins 20 fois plus puissants que la forme triphosphate du remdesivir (RDV-TP) dans les tests d’inhibition de l’activité de la polymérase in vitro.”
D’autres mécanismes sont également observés, tels que la liaison électrostatique aux protéines de liaison à l’ARN nécessaires à la réplication de l’ARN et peut-être un effet synergique avec la quinacrine sur la protéase principale du SARS-CoV-2.
La capacité de la suramine à inhiber plusieurs protéines virales importantes la rend très attrayante, mais elle a également des effets indésirables fréquents et potentiellement graves tels que la protéinurie, une altération des surrénales et des lésions cornéennes. Des essais de grande envergure et bien conçus sont essentiels pour arriver à une évaluation correcte du rapport coût-bénéfice de ce composé.
Autres NNI comprennent les dérivés de quinoléine, la corilagine, la lycorine et les composés végétaux phénoliques comme la baicaléine.
Corilagine est d’origine végétale, avec une activité anti-tumorale et anti-inflammatoire rapportée. Il inhibe également l’activité RdRp et l’infection par le SRAS-CoV-2 en culture cellulaire, probablement en empêchant les changements conformationnels nécessaires de l’enzyme. Il a des effets additifs lorsqu’il est utilisé avec RDV, sans toxicité dans les expériences précliniques.
Lycorine est un alcaloïde naturel avec de nombreux effets biologiques. Il inhibe l’infection par le SRAS-CoV-2 de manière dose-dépendante à de faibles concentrations nanomolaires, avec une affinité de liaison plus élevée pour RdRp que RDV.
Quelles sont les conclusions ?
Avec l’émergence d’Omicron, qui possède le plus grand nombre de mutations de toutes les variantes connues du SRAS-CoV-2, la pandémie a pris un nouveau souffle. Les mutations comprenaient de nombreuses mutations qui conféraient au virus une capacité d’évasion immunitaire, provoquant des infections et des réinfections majeures à un rythme plus élevé que jamais auparavant.
De plus, le SRAS-CoV-2 est le troisième CoV pathogène à provoquer une pandémie potentielle ou réelle au cours des deux dernières décennies, ce qui indique un potentiel accru pour que des agents zoonotiques plus inconnus émergent et perturbent la santé mondiale dans les années à venir.
Cela rend urgente la recherche d’antiviraux efficaces à large action. En cela, RdRp semble être une cible médicamenteuse des plus attrayantes, étant essentielle à la réplication virale, non homologue chez l’homme et hautement conservée parmi les CoV. La meilleure approche semble être les NAI, à condition que le dépistage de l’exoribonucléase nsp14 soit introduit pour empêcher l’échappement d’une telle thérapie par cette enzyme de relecture.
Les NAI doivent être conçus soit pour échapper à la reconnaissance par cette enzyme, soit pour avoir un taux d’incorporation si élevé que l’enzyme d’excision ne peut pas suivre. Les inhibiteurs de l’activité exoribonucléase sont une autre stratégie potentielle pour atteindre cet objectif.
Les NNI résistent à l’activité nsp14. Ceux-ci nécessitent d’autres essais pour confirmer et définir leur efficacité.
Des combinaisons de ces médicaments, ainsi que des composés phytochimiques, peuvent constituer la meilleure approche pour traiter le COVID-19 sans augmenter la résistance aux médicaments par mutations. Tel que « Un cocktail d’inhibiteurs dans un avenir proche pourrait avoir des implications importantes pour atténuer la menace actuelle pour la santé publique mondiale.”