Les chercheurs découvrent comment le SRAS-CoV-2 recâble le métabolisme du cholestérol, mettant en évidence une nouvelle cible pour lutter contre les effets métaboliques et cardiovasculaires du COVID-19.
Étude : Manipulation du cholestérol hôte par le SRAS-CoV-2. Crédit d'image : Kateryna Kon/Shutterstock
*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/le comportement lié à la santé, ni être traités comme des informations établies.
Dans un récent document de recherche publié sur le bioRxiv serveur de prépublication*, des chercheurs aux États-Unis ont étudié l'effet potentiel de l'infection par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) sur le métabolisme du cholestérol, en se concentrant sur le rôle du cadre de lecture ouvert 3a (ORF3a) de la protéine virale.
Ils ont découvert que le SRAS-CoV-2 provoque la séquestration du cholestérol dans les lysosomes via la protéine ORF3a, ce qui perturbe le trafic des protéines et réduit les niveaux de bis(monoacylglycéro)phosphate (BMP) dans la cellule, améliorant ainsi la survie virale.
Sommaire
Arrière-plan
La maladie 2019 (COVID-19) de coronavirus, provoquée par SARS-CoV-2, perturbe le métabolisme de lipide, particulièrement l'homéostasie de cholestérol, qui peut persister pendant et après l'infection. Ceci est lié à la gravité de la maladie et aux complications à long terme telles que la dyslipidémie et les maladies cardiovasculaires.
Le cholestérol est essentiel au fonctionnement cellulaire et est principalement transporté par les lysosomes, où des protéines comme Niemann-Pick C1 et C2 (NPC1 et NPC2) facilitent sa libération. Le SRAS-CoV-2 peut exploiter le cholestérol de la membrane plasmique pour améliorer le pouvoir infectieux.
Les perturbations de la voie lysosomale du cholestérol peuvent provoquer une accumulation de cholestérol, altérant les fonctions cellulaires, et des virus comme Ebola sont connus pour détourner ce mécanisme. Notamment, la BMP joue un double rôle : elle facilite le transport du cholestérol et contribue à l’infection virale en favorisant la fusion virale avec les membranes lysosomales.
Dans la présente étude, les chercheurs ont vérifié le choc potentiel de l'infection SARS-CoV-2 sur le transport de cholestérol en cellules, se concentrant sur le rôle de la protéine virale ORF3a.
À propos de l'étude
Diverses techniques expérimentales ont été utilisées, notamment la culture de cellules A549, HeLa et Vero E6, suivie d'une infection par le SRAS-CoV-2 à différentes multiplicités d'infection. L'interaction SARS-CoV-2 ORF3a-VPS39 a été étudiée à l'aide de mutations au niveau de résidus clés (notamment W193 et Y184, qui ont été identifiés comme essentiels pour cette interaction). L'immunofluorescence, la coloration aux filipines et la microscopie confocale ont été utilisées pour évaluer la localisation du cholestérol et la dynamique vésiculaire, tandis que l'imagerie à haut contenu quantifiait les réponses spécifiques aux cellules.
Les niveaux de cholestérol ont été mesurés par chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse (GC-MS), et les espèces lipidiques ont été analysées par lipidomique par fusil de chasse. Pour une analyse plus approfondie des protéines, un Western Blot a été réalisé pour détecter le NPC2 et la cathepsine D sécrétés, ainsi que les lysats cellulaires. Les données ont été analysées à l'aide d'ImageJ et Prism 9, et la signification statistique a été déterminée par des tests t ou une analyse de variance.
Résultats et discussion
Il a été constaté que l’infection par le SRAS-CoV-2 augmentait les puncta philippine-positives dans les lysosomes des cellules A549-hACE2 et Vero E6, indiquant une distribution altérée du cholestérol, en particulier dans les lysosomes, sans affecter les taux de cholestérol total. Parmi les 28 protéines virales testées, ORF3a a montré la plus forte augmentation du point philippin, suggérant une séquestration significative du cholestérol lysosomal.
Notamment, le SARS-CoV-2 ORF3a s'est localisé dans les lysosomes et les a fait gonfler, alors que le SARS-CoV ORF3a n'a pas induit de tels effets, mettant en évidence une stratégie pathogène distincte unique au SARS-CoV-2.
ORF3a s'est avéré interagir avec VPS39, un composant clé du complexe HOPS impliqué dans la sortie du cholestérol des lysosomes. Il a été démontré que les résidus clés W193 et Y184 forment une interface de liaison hydrophobe essentielle à cette interaction, distinguant le SARS-CoV-2 ORF3a de son homologue du SARS-CoV. Les mutations en W193 et Y184 ont perturbé cette interaction, tandis que S171 et H182 n'ont eu aucun effet significatif.
Il a été démontré que l’expression du SARS-CoV-2 ORF3a provoque une accumulation de cholestérol dans les lysosomes, qui a été réduite par la mutation W193A. Cela a également conduit à une mauvaise localisation de NPC2 et à une augmentation de sa sécrétion, indiquant une perturbation du trafic de NPC2, probablement en raison d'une interférence avec le transport du TGN vers l'endosome. De plus, les niveaux de BMP étaient significativement réduits dans les cellules infectées, ce qui exacerbe probablement la séquestration du cholestérol lysosomal.
Dans les cellules Vero E6 infectées par le SRAS-CoV-2, les niveaux de BMP ont diminué 12 heures après l’infection, coïncidant avec une augmentation du cholestérol 18 heures. Dans les cellules HeLa-Flp-In, le SARS-CoV-2 ORF3a réduit les niveaux de BMP de 20 %, avec un sauvetage partiel chez le mutant W193A. Les études lipidiques ont confirmé cette réduction, en corrélant la perte de BMP avec l'accumulation de cholestérol et en suggérant que la réduction des BMP pourrait contribuer à la séquestration du cholestérol.
Le SRAS-CoV-2 peut réduire le cholestérol de la membrane plasmique pour limiter les infections secondaires, comme le montre la diminution de l'infection par le SRAS-CoV-2 dans les cellules traitées par l'inhibiteur NPC1. Cela conforte l’hypothèse selon laquelle le virus manipule la distribution du cholestérol pour optimiser les conditions de réplication. Il est intéressant de noter que le virus semble également réduire son propre pouvoir infectieux au sein d’une seule cellule, ce qui suggère un mécanisme d’autorégulation permettant de prévenir la surcharge virale et d’assurer une propagation plus large au niveau de l’hôte.
Schéma des voies participant à la sortie du cholestérol lysosomal. Dans les cellules saines, les lysosomes traitent les lipoprotéines de basse densité (LDL) endocytosées pour libérer du cholestérol libre, qui est exporté via les transporteurs de cholestérol Niemann-Pick C 2 (NPC2) et NPC1. NPC2 se lie également au phospholipide bis (monoacylglycéro) phosphate (BMP) pour exporter le cholestérol indépendamment de NPC1. NPC2 nouvellement synthétisé s'associe aux récepteurs de tri du mannose-6-phosphate, tels que CI-MPR, dans le réseau trans-Golgi (TGN) et est délivré aux endosomes tardifs. Ici, le CI-MPR est récupéré et recyclé vers le TGN avec l'aide du complexe HOPS. Dans les cellules infectées par le SRAS-CoV-2, ORF3a interagit avec la sous-unité HOPS VPS39, perturbant le recyclage du CI-MPR. Cela conduit à des défauts de trafic de NPC2, c'est-à-dire une mauvaise localisation et une sécrétion accrue. De plus, l’interaction ORF3a-VPS39 réduit les niveaux de BMP par un mécanisme indéfini, entraînant ainsi la séquestration du cholestérol dans les lysosomes.
Conclusion
En conclusion, un nouveau mécanisme par lequel le SRAS-CoV-2 perturbe le métabolisme lipidique de la cellule hôte, notamment par la séquestration du cholestérol dans les lysosomes, a été élucidé. En découvrant l'interaction spécifique entre la protéine virale ORF3a et la protéine hôte VPS39, l'étude met en valeur le rôle essentiel de la perturbation du trafic du cholestérol lysosomal dans la pathogenèse du SRAS-CoV-2.
Cette découverte ouvre des voies thérapeutiques potentielles pour cibler la dérégulation lipidique dans le COVID-19, ce qui pourrait aider à atténuer les conséquences métaboliques immédiates et à long terme de la maladie, notamment la dyslipidémie et les complications cardiovasculaires.
*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/le comportement lié à la santé, ni être traités comme des informations établies.
