Un groupe de scientifiques chinois a récemment mis au point un nanoantidote antiacide qui peut efficacement améliorer l’acidose sanguine induite par une infection par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2). L’étude a été publiée dans la revue VOIR.
Sommaire
Arrière plan
La maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) causée par le SRAS-CoV-2 est connue pour induire une acidose respiratoire et métabolique, en particulier une acidocétose diabétique. Chez les patients COVID-19 gravement malades, il a été constaté que l’acidose (pH sanguin réduit) augmentait le risque de mortalité.
L’administration intraveineuse de bicarbonate de sodium est considérée comme le traitement standard de l’acidose. Cependant, le traitement présente de nombreux inconvénients, notamment une surcharge en sodium, une hypokaliémie et une hypocalcémie. Cela met en évidence la nécessité de développer de nouvelles interventions thérapeutiques avec des effets secondaires minimaux.
Dans l’étude actuelle, les scientifiques ont étudié si l’acidose induite par l’infection par le SRAS-CoV-2 favorise davantage l’infection par le SRAS-CoV-2 via une boucle de rétroaction positive. De plus, ils ont développé un nanoantidote antiacide et évalué son efficacité pour atténuer l’acidose liée au COVID-19.
Impact de l’acidose sur l’infection par le SRAS-CoV-2
L’acidose est caractérisée par une augmentation de la teneur en acide (augmentation de la concentration en ions hydrogène) dans le sang ou d’autres tissus. La condition est associée à une réduction du pH sanguin par rapport à sa valeur normale de 7,35 à 7,45.
L’impact de l’acidose liée au COVID-19 sur l’efficacité de l’infection par le SRAS-CoV-2 a été étudié en cultivant des cellules humaines exprimant l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) dans différentes conditions de pH en présence du SRAS-CoV-2. Les valeurs de pH de 6,8, 7,4 et 7,8 ont été considérées pour les expériences comme des conditions acides, normales et alcalines, respectivement.
Les résultats ont révélé que l’acidose liée au COVID-19 (pH 6,8) augmente l’efficacité du SRAS-CoV-2 pour infecter les cellules par rapport au pH sanguin normal (7,4). En revanche, le pH alcalin (7,8) a réduit l’efficacité virale d’infecter les cellules.
Ces observations mettent en évidence l’existence d’une boucle de rétroaction positive dans laquelle l’acidose induite par le SRAS-CoV-2 facilite davantage la propagation virale dans les cellules humaines.
Développement d’un nanoantidote antiacide
L’antidote antiacide a été construit en synthétisant initialement des copolymères séquencés fonctionnels (acide polyglutamique-PEG), suivis d’interactions de copolymères avec des ions calcium et des groupes carboxyle pour former des nanoparticules de carbonate de calcium (nanoantidote).
Concernant le mode d’action, les nanoparticules ont progressivement augmenté le pH de 6,8 à 7,4 de manière dose-dépendante. En d’autres termes, les nanoparticules ont neutralisé les ions hydrogène dans la solution pour rétablir un pH normal.
Caractérisation fonctionnelle du nanoantidote
Le nanoantidote développé dans l’étude a montré une efficacité élevée dans la prévention de l’induction médiée par l’acidose (pH 6,8) dans l’efficacité de l’infection par le SRAS-CoV-2.
L’analyse a révélé qu’un pH acide aide à augmenter l’efficacité de l’infection en augmentant l’expression de l’ACE2 sur la membrane cellulaire. En revanche, le traitement avec le nanoantidote a provoqué une réduction de l’expression de l’ACE2, qui est probablement le mécanisme de l’atténuation de l’infection virale médiée par le nanoantidote à pH acide.
On sait que l’ACE2 colocalise avec l’actine et que la protéine Fascin-1 régulant l’expression et la localisation cellulaire de l’ACE2.
L’analyse morphologique de l’actine menée dans l’étude a révélé que la polymérisation de l’actine reste stable à pH normal et alcalin. En revanche, le pH acide induit une dispersion floue de la morphologie de l’actine dans les cellules.
Le traitement des cellules avec un nanoantidote a révélé que les nanoparticules peuvent restaurer la polymérisation et la stabilisation de l’actine en augmentant le pH acide au niveau normal. Cela pourrait être un mécanisme possible du nanoantidote pour atténuer l’efficacité de l’infection virale.
Une validation supplémentaire du mode d’action du nanoantidote a été effectuée en utilisant un inducteur de polymérisation et de stabilisation de l’actine. L’inducteur s’est avéré réduire l’expression d’ACE2 sur la membrane cellulaire ainsi que l’efficacité de l’infection virale à pH acide.
Dans l’ensemble, ces observations indiquent que le pH acide favorise l’infection par le SRAS-CoV-2 en réduisant la polymérisation de l’actine, qui est associée à une expression plus élevée d’ACE2 sur la membrane cellulaire.
Importance de l’étude
L’étude décrit le développement et la validation de nanoparticules de carbonate de calcium qui peuvent être utilisées comme nanoantidote pour neutraliser le pH acide et réduire l’efficacité de l’infection par le SRAS-CoV-2.
Le nanoantidote réduit l’expression de surface cellulaire de l’ACE2 probablement en augmentant la polymérisation et la stabilisation de l’actine à un pH acide. Sur la base de ces découvertes, les scientifiques suggèrent que le nanoantidote pourrait être utilisé comme une alternative plus sûre au bicarbonate de sodium dans le traitement de l’acidose chez les patients COVID-19 gravement malades.