Alors que la pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) continue de faire des ravages énormes sur la santé publique et l’économie dans de nombreuses régions du monde, la recherche de nouveaux traitements efficaces et sûrs reste urgente.
Une nouvelle étude menée par une équipe de chercheurs de la Keck School of Medicine, University of Southern California, USA, rapporte une cible thérapeutique potentiellement importante sous la forme d’une molécule appelée GRP78 qui favorise l’entrée et la production de protéines par de nombreux virus. L’article de l’équipe a été publié dans le Journal de chimie biologique.
Le déploiement des vaccins laisse espérer que la propagation virale pourra être contenue d’ici quelques années, même si cet espoir est menacé par l’émergence de nouvelles variantes préoccupantes (COV) partiellement résistantes telles que les variantes sud-africaines, brésiliennes ou indiennes. L’identification réussie des approches de traitement pourrait aider à traiter ces variantes résistantes ou à traiter ceux qui ne peuvent pas se faire vacciner pour diverses raisons.
Sommaire
Entrée SARS-CoV-2
Le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) médie l’attachement de la cellule hôte par l’antigène de pointe, via le récepteur de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) sur la cellule hôte.
Après l’engagement du récepteur, la protéine de pointe provoque la fusion de la membrane de la cellule virus-hôte pour faciliter l’entrée virale, et la fusion supplémentaire des cellules adjacentes pour former un syncytium.
Outre la molécule ACE2, d’autres facteurs hôtes agissent comme cofacteurs pour établir une infection productive. Un de ces sites est le GRP78 (protéine régulée par le glucose de 78 kilo-Dalton) qui semble interagir avec le domaine de liaison au récepteur viral (RBD).
Cela peut indiquer qu’il s’agit d’un récepteur alternatif pour l’entrée virale. La modélisation informatique a montré que ce récepteur favorise la reconnaissance médiée par GRP78 par le COV britannique, B.1.1.7, et la variante sud-africaine, B.1.351.
GRP78
Cette protéine est une protéine de choc thermique que l’on trouve en abondance dans le réticulum endoplasmique (RE). GRP78 est un chaperon majeur des ER, permettant une synthèse et une maturation appropriées des protéines virales. Par exemple, il assure un repliement correct des protéines, ce qui est essentiel pour la fonction des protéines. Il régule le déploiement des protéines requis pour les réponses cellulaires aux stress de ciblage ER.
Cette protéine est exprimée sur les cellules des voies respiratoires et de nombreux autres tissus et est surexprimée dans l’infection par le SRAS-CoV-2. Lors d’infections virales, comme avec Zika, Ebola, et maintenant SRAS-CoV-2, il migre à la surface de la cellule (surface cellulaire GRP78, csGRP) et favorise l’entrée virale.
Encore une fois, GRP78 favorise le trafic d’ACE2 vers la surface cellulaire (csACE2) et améliore la liaison avec le pic viral.
Et enfin, les conditions de stress ER induites par le virus augmentent l’expression de GRP78 de surface, améliorant encore l’entrée virale. Ainsi, l’infection virale met en place un cycle de rétroaction positive et détourne ce chaperon moléculaire pour agir en tant que co-récepteur pour plusieurs molécules de signalisation et également pour l’entrée virale.
Rôles multiples du GRP78 dans l’infection par le SRAS-CoV-2
L’étude actuelle a fourni une preuve expérimentale pour soutenir les prédictions de modélisation informatique antérieures, que dans l’infection par le SRAS-CoV-2, le pic viral RBD complexe avec à la fois GRP78 et ACE2. Cela dépend de la présence du domaine de liaison de pointe (SBD) de GRP78, comme le montre une étude de modélisation précédente.
GRP78 se lie également directement à ACE2, à la fois par le SBD et le domaine de liaison ATP. Le GRP78 stabilise ainsi la liaison spike-ACE2 en plus d’agir comme un co-récepteur. Cela améliore l’entrée virale efficace.
Interactions du GRP78 avec la protéine Spike du SRAS-CoV-2 et ACE2 par immunofluorescence confocale et test de ligature de proximité. (A) Images d’immunofluorescence confocale (IF) de cellules VeroE6-ACE2 exprimant HA-Spike sondées avec des anticorps anti-HA (rouge) et anti-GRP78 (vert). Les rangées du haut et du bas représentent respectivement les cellules perméabilisées (Perm) et non perméabilisées (non Perm). Les zones encadrées sont agrandies sur la droite. Les flèches indiquent la co-coloration. (Barres d’échelle, 20 μm). (B) Diagramme schématique de l’essai de ligature de proximité (PLA). (C) Des cellules VeroE6-ACE2 transfectées avec un vecteur exprimant HA-Spike ou un vecteur vide (pcDNA3) comme indiqué ont été soumises à PLA en utilisant des anticorps contre HA et GRP78. DAPI (bleu) représente la coloration des noyaux. Le jaune indique la colocalisation. (Barres d’échelle, 10 μm). (D) Similaire à A sauf pour la coloration IF pour ACE2 (rouge) et GRP78 (vert). (Barres d’échelle, rangée supérieure 20 μm, rangée inférieure 5 μm). (E) Semblable à C sauf les cellules VeroE6-ACE2 ont été soumises à PLA en utilisant des anticorps anti-ACE2 et anti-GRP78. (Barres d’échelle, 10 μm). (F) Groupes de contrôle négatif PLA. Rangée du haut: isotype anti-GRP78 + IgG de lapin (GRP78 / IgG); rangée du milieu: isotype anti-ACE2 + IgG de souris (ACE2 / IgG) et rangée du bas: IgG de souris + IgG de lapin (IgG / IgG) dans des cellules VeroE6-ACE2 perméabilisées. (Barre d’échelle 40 μm).
La découverte que GRP78 se trouve à proximité de ACE2 à la fois dans la région périnucléaire où se trouve généralement le RE, et à la surface cellulaire, confirme son rôle en tant que co-récepteur à la fois pour la protéine de pointe virale et pour l’ACE2 humaine.
Lorsque l’expression de GRP78 a été bloquée en éliminant le gène correspondant, les niveaux de csACE2 et csGRP78 étaient nettement inférieurs. Les cellules ont également montré des signes de déploiement des protéines. Dans des conditions de stress ER, cependant, les cellules normales ont montré des niveaux plus élevés de GRP78 et de csGRP78, mais aucune augmentation des niveaux d’ACE2.
Les chercheurs ont également découvert qu’un anticorps monoclonal ciblant le GRP78 (MAb159 humanisé, hMAb159) pouvait être utilisé dans les cellules épithéliales pulmonaires, pour épuiser GRP78 et csACE2 de la surface cellulaire. De plus, le nombre de cellules avec csACE2 a également diminué.
Les cellules prétraitées avec hMAb159 ont montré des réductions spécifiques et significatives de l’entrée des pseudovirus exprimant les pics de SARS-CoV-2.
De plus, les cellules incubées avec hMAb159 avant d’introduire le virus SRAS-CoV-2 vivant ont développé beaucoup moins de plaques que les cellules pré-incubées avec l’anticorps d’immunoglobuline Gl (IgG1) humaine, comme on pouvait s’y attendre si elle réduisait l’expression de csACE2.
Quelles sont les implications?
« Nos travaux fournissent la première preuve expérimentale que GRP78 est un partenaire de liaison directe du SRAS-2-S. » Ces résultats valident les découvertes de modélisation informatique antérieures, indiquant que non seulement GRP78 est un promoteur de la liaison SARS-CoV-2-spike-ACE2, mais qu’il facilite également l’expression de csACE2.
Cette molécule est donc un cofacteur de l’entrée du SRAS-CoV-2 et une cible potentielle pour le traitement du COVID-19.
L’anticorps spécifique GRP78 hMAb159 a été testé pour sa sécurité dans des modèles précliniques et est sur le point d’être développé en tant que médicament. Il pourrait être utilisé non seulement seul mais en combinaison avec d’autres thérapies pour lutter contre cette maladie.
De plus, sa surexpression dans les cellules stressées peut en partie, au moins, sous-tendre la gravité accrue du COVID-19 chez les patients atteints de maladie chronique. Alors que les cellules normales ont besoin de GRP78 pour leur fonction, les cellules infectées ont généralement des quantités plus élevées.
Dans cette situation, l’utilisation de hMAb159 et d’autres médicaments qui bloquent l’activité des chaperons ER comme GRP78, qui sont nécessaires à la synthèse des protéines virales, pourrait former de multiples approches efficaces pour l’inhibition du SRAS-CoV-2. Et pas seulement ce virus, mais de nouvelles souches qui pourraient émerger, pourraient être ciblés.
Ainsi, au lieu de cibler des virus individuels sujets aux mutations, cibler leurs chaperons hôtes auxiliaires critiques tels que GRP78 pourrait avoir un effet antiviral à large spectre au-delà du SRAS-CoV-2 avec de larges implications cliniques.. »
