Avec la pandémie COVID-19, le monde a subi des centaines de milliers de morts et des dizaines de millions de cas. Afin de contenir cette épidémie, des médicaments nouveaux et déjà approuvés sont en cours de test. Un nouvel article rédigé par des chercheurs de l’Institut national japonais des maladies infectieuses et publié sur le serveur de pré-impression bioRxiv * en août 2020, rapporte la suppression in vitro de la réplication du coronavirus (CoV) par un corticostéroïde inhalé (ICS) ciclésonide.
Les stéroïdes ont été réutilisés pour le traitement du COVID-19 sévère car ce dernier est associé à des phénomènes inflammatoires sévères. Ainsi, les chercheurs se sont tournés vers cette classe de composés pour identifier un inhibiteur spécifique du virus. Cependant, les stéroïdes systémiques sont associés à des complications cliniques et à une mortalité accrue lorsqu'ils sont utilisés dans les cas de pneumonie sévère du MERS ou du SRAS, en raison de leur capacité à supprimer l'immunité innée et adaptative, ce qui entraîne une réplication virale accrue.
Sommaire
Le ciclésonide inhibe la croissance du MERS-CoV
L'étude actuelle se concentre sur un composé stéroïde qui n'a pas cette caractéristique favorisant la réplication. Un article antérieur de ces chercheurs montre que le ciclésonide empêche la réplication virale, sur la base de quelles découvertes, un essai clinique rétrospectif basé sur une cohorte est en cours au Japon. Il existe plusieurs rapports de cas sur des patients atteints de pneumonie COVID-19 qui ont été traités par ciclésonide et qui ont eu un résultat favorable, sans effets secondaires significatifs.
Le présent article fournit une justification scientifique de ces essais cliniques. Les chercheurs ont examiné 92 molécules stéroïdiennes pour leur capacité à inhiber les effets cytopathiques induits par le MERS-CoV (CPE) et les ont réduites à quatre, y compris le ciclésonide. Ceux-ci se sont avérés produire plus de 95% de survie des cellules infectées. Tous les quatre ont un cycle monocyclique, à cinq ou six membres, attaché au noyau stéroïdien.
Deuxièmement, ils ont examiné huit molécules de stéroïdes concernant leur capacité à empêcher la croissance du MERS-CoV dans les cellules Vero et leurs effets cytotoxiques, en utilisant une large gamme de concentrations. Ils ont observé que le ciclésonide présentait à la fois une faible cytotoxicité et des propriétés de suppression de croissance élevées. Les stéroïdes utilisés par voie systémique comme la cortisone, la prednisolone et la dexaméthasone n'ont pas réussi à supprimer la croissance virale, tout comme la fluticasone stéroïde topique.
Les chercheurs ont en outre découvert que le ciclésonide fonctionne après l'entrée virale. Ils ont constaté qu'il supprimait la réplication du MHV-2, du MERS-CoV, du SARS-CoV, du HCoV-229E et du SARS-CoV-2. Ils l'ont fait passer à plusieurs reprises à travers les cellules 11 fois en présence de 40 μM de ciclésonide contre 40 μM de mométasone. Cela a conduit à l'identification de virus mutants résistants au ciclésonide mais pas à la mométasone. La substitution d'un seul acide aminé a été récapitulée dans un virus recombinant généré à partir de la souche parentale et a montré une résistance au médicament.
Effets antiviraux sur le SRAS-CoV-2
À ce stade, les chercheurs se sont concentrés sur le SRAS-CoV-2. Ils ont découvert que les cellules Vero E6 exprimant TMPRSS2 et les cellules épithéliales bronchiques humaines Calu-3 sont très sensibles au virus. Ils ont ensuite préparé une interface air-liquide (ALI) de type poumon pour les cellules épithéliales bronchiques-trachéales humaines primaires différentielles (HBTE). Ils ont découvert que le SRAS-CoV-2 se répliquait rapidement dans ces cellules, la charge d'ARN viral augmentant de 2 000 fois par jour 3 à partir de l'infection.
Le ciclésonide a supprimé cette augmentation à de faibles concentrations, la CE90 étant de 0,55 μM. Ils ont également constaté que par rapport au nelfinavir et au lopinavir, qui inhibent fortement la réplication virale, ce médicament a également une efficacité comparable, contrairement à la fluticasone et à la dexaméthasone.
Les composés stéroïdes réduisent le taux de mortalité des cellules infectées par le MERS-CoV. Les cellules Vero ensemencées dans des microplaques à 96 puits ont été infectées avec 100 TCID50 MERS-CoV en présence de composés stéroïdes (10 μM). Des effets cytopathiques ont été observés 72 h après l'infection. Les cellules survivantes ont été colorées avec du cristal violet et photographiées et quantifiées à l'aide du logiciel ImageJ. Les données sont présentées comme la moyenne de deux puits indépendants. Les flèches indiquent les composés stéroïdes évalués plus en détail dans cette étude.
Cibles de ciclésonide
Les chercheurs ont ensuite tenté d'identifier la cible moléculaire du ciclésonide dans son inhibition de la réplication virale. Ils ont utilisé 43 isolats viraux de patients infectés pour générer des mutants résistants au virus. Ils ont constaté qu'après les avoir passés à travers les cellules Vero E6 huit fois, en présence de 40 μM de ciclésonide, ils avaient 15 isolats à mutation unique. Alors que la quantité d'ARN viral a diminué d'un facteur 1000 en présence de ciclésonide et du virus parental. Bien que cette baisse ait également été observée avec les mutants d'échappement, la quantité d'ARN viral était de 6 à 50 fois plus élevée qu'avec le virus parental. Ainsi, les mutants parentaux n'ont montré qu'une évasion partielle du blocage de la réplication par le ciclésonide.
Les mutations dans ces mutants d'échappement ont été trouvées à quatre positions, une dans nsp4 et trois dans nsp3. Ces protéines participent à la formation de vésicules à double membrane (DMV), pour ancrer le complexe de réplication-transcription du coronavirus à l'intérieur des cellules, et sont inhibées par le ciclésonide de manière dose-dépendante.
Comment ça fonctionne
Un mutant d'échappement ciclésonide du MERS-CoV a montré une substitution d'acide aminé sur un site dans nsp15, qui est une endonucléase ARN responsable de sa réplication. Une étude in silico a indiqué que le ciclésonide pourrait agir directement sur ce site pour inhiber la réplication. Dans le SRAS-CoV-2, cependant, des mutations ont été trouvées dans le domaine cytosolique C-terminal de nsp3 ou un domaine à grande boucle de nsp4. Le premier contient une protéase qui contribue à la protéine d'échafaudage centrale du complexe de transcription de réplication.
Implications
Le ciclésonide est un médicament sûr et a été utilisé chez les nourrissons à fortes doses. Cette combinaison de puissance antivirale avec un excellent profil d'innocuité en fait une activité antivirale à large spectre prometteuse contre plusieurs CoV. Il n'a pas de présence systémique significative après l'inhalation et a des effets immunosuppresseurs plus faibles que les puissants stéroïdes systémiques cortisone et prednisolone.
Cette étude indique le potentiel de ce médicament à inhiber la réplication virale et l'inflammation qui en résulte dans les poumons. Le ciclésonide peut supprimer la réplication de plusieurs CoV et peut donc agir comme un antiviral à large spectre contre cette famille de virus, y compris le traitement du rhume, du MERS et du COVID-19. La concentration inhibitrice de ciclésonide requise pour la suppression de la réplication du SRAS-CoV-2 dans les cellules HBTE est bien inférieure à celle requise dans les cellules VeroE6 / TMPRSS2 ou Calu-3, peut-être parce qu'il s'agit d'un promédicament métabolisé dans le tissu pulmonaire (représenté par Cellules HBTE) à sa forme active.
L'étude montre également la rapidité avec laquelle les mutants d'échappement émergent chez les patients traités par ciclésonide, mais aussi la suppression persistante de la réplication par le médicament de plus de 90% dans ces souches mutantes. Ces nouveaux mutants n'ont pas été identifiés dans les bases de données GISAID et NCBI.
Bien que le ciclésonide supprime spécifiquement la réplication des CoV, il existe une incertitude quant à savoir si le médicament inhibe la formation de DMV ou la réplication de l'ARN. Des recherches plus poussées pourraient découvrir le mécanisme exact des effets antiviraux du ciclésonide.
*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 / les comportements liés à la santé ou être traités comme des informations établies.
