Il est bien connu que le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) se lie au récepteur de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) à la surface de la cellule hôte. Ce processus facilite la fusion de la membrane hôte-virus, avec l’entrée cellulaire réalisée par les protéases de l’hôte.
La protéase hôte particulière utilisée varie selon les bétacoronavirus, bien que le SRAS-CoV-2 semble utiliser principalement les cathepsines, généralement trouvées dans l’endosome tardif, ce qui suggère que le SRAS-CoV-2 pénètre dans la cellule par la voie endocytotique. On pense que le MERS-CoV, en comparaison, est activé principalement par TMPRSS2, permettant l’entrée directement à la surface cellulaire, bien que SARS-CoV-2 ait également été observé pour utiliser ce mécanisme.
Il est possible que plusieurs déclencheurs soient nécessaires pour permettre l’entrée, ou que plusieurs voies soient également possibles selon le type de cellule, mais les études qui utilisent des inhibiteurs protéolytiques ciblés pour étudier ces mécanismes peuvent perturber la composition et la fonction de la membrane ordinaire.
Dans une nouvelle étude récemment publiée sur le bioRxiv* preprint server, une équipe de chercheurs de l’Université de Virginie, aux États-Unis, a utilisé des expériences de fusion à un seul virus avec des protéases contrôlées de manière exogène pour étudier directement le mécanisme d’activation. Ils ont constaté que l’emplacement subcellulaire de l’entrée dépend de l’activité protéase des divers composants et que des voies parallèles sont possibles.
Comment l’étude a-t-elle été réalisée?
Le groupe a immobilisé une membrane plasmique de cellule hôte exprimant ACE2 et de faibles niveaux de TMPRSS2 dans une cuve à circulation microfluidique, et a marqué le virus avec un fluorophore en phase lipidique. Des protéases ont ensuite été ajoutées à la cuve à circulation, et là où elles facilitaient l’entrée de la cellule, les fluorophores ont été déquenchés pour mettre en évidence l’emplacement subcellulaire. Des membranes de cellules Vero ont été utilisées à cet effet, et une fusion minimale a été observée entre ces cellules et les pseudovirus employés en l’absence de protéase exogène.
A titre de comparaison, les cellules Calu-3, qui expriment des niveaux plus élevés de TMPRSS2 et des niveaux similaires d’ACE2, pourraient être plus facilement pénétrées par les pseudovirus. Les pseudovirus consistaient en une membrane virale provenant soit du VIH, du vesiculovirus de l’Indiana (VSV), ou du virus de la leucémie murine (MLV) exprimant la protéine de pointe du SRAS-CoV-2. Le groupe note que la membrane VSV a été capable de supporter une plus grande densité de la protéine de pointe, et est donc entrée dans la cellule plus rapidement que les autres.
Le groupe a testé quatre protéases introduites de manière exogène en combinaison avec les pseudovirus: TMPRSS11D, également connue sous le nom de protéase de type trypsine des voies respiratoires humaines (HAT), une sérine protéase trouvée dans les tissus des voies respiratoires; Cathepsines B et L, protéases endosomales tardives; et TMPRSS2, la protéase de surface cellulaire trouvée sur les cellules alvéolaires. Chacune de ces protéases était capable d’activer la protéine de pointe SARS-CoV-2 pour la fusion, et elles ont chacune montré des temps de fusion similaires.
Sur cette base, le groupe suggère que l’activation protéolytique peut se produire à tout moment, avant ou après la liaison avec ACE2: dans le milieu extracellulaire par HAT, à la surface cellulaire par TMPRSS2, ou dans un endosome par les Cathepsines. Une voie d’entrée cellulaire est susceptible d’être favorisée dans les tissus ou les cellules avec une plus grande concentration de l’une quelconque des protéases particulières étudiées ici.
Les inhibiteurs de protéase sont bien explorés en tant que médicaments de pointe contre le SRAS-CoV-2. Tout en démontrant souvent une inhibition virale impressionnante in vitro, échouent souvent au in vivo stade auquel les auteurs attribuent ces multiples voies opportunistes.
*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 / les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.