Une nouvelle étude, publiée le bioRxiv* preprint server, montre que la rapamycine, un médicament immunosuppresseur utilisé dans certains cancers, et ses analogues, peuvent avoir un effet indésirable sur l’entrée virale dans les cellules hôtes. Cette découverte pourrait informer leur utilisation pour traiter la maladie à coronavirus symptomatique 2019 (COVID-19).
Il y a un grave manque d’antiviraux efficaces et d’autres agents préventifs capables de contrer la propagation du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), l’agent pathogène responsable de la pandémie COVID-19 qui ravage maintenant le monde. En réponse, de nombreux médicaments plus anciens sont testés pour leur utilité potentielle dans cette condition.
Les petites molécules qui sont évaluées pour leur activité dans COVID-19 doivent donc d’abord être étudiées pour leur impact sur les facteurs de dépendance de l’hôte, c’est-à-dire les facteurs cellulaires qui doivent être présents pour que le virus infecte la cellule; et les facteurs de restriction de l’hôte, c’est-à-dire ceux qui peuvent supprimer la réplication virale.
La recherche sous-jacente a identifié des cibles virales adaptées à l’inhibition des médicaments, mais a également révélé les voies immunitaires qui doivent être protégées afin de repousser les maladies symptomatiques.
Sommaire
Rapamycine
Le cancer est une affection associée à un état immunodéprimé et, en tant que tel, les patients atteints de cette affection peuvent être plus susceptibles d’avoir une infection prolongée, d’excréter le virus à des niveaux plus élevés et pendant de plus longues périodes, et être responsables d’événements de super-propagation.
La rapamycine et ses analogues («rapalogues») sont utilisés comme inhibiteurs approuvés par la FDA de la mTOR (mammifères cibles de la rapamycine) kinase, afin d’inhiber diverses voies cancéreuses, de traiter les maladies auto-immunes, d’atténuer la maladie du greffon contre l’hôte, l’athérosclérose et traitent même les effets du vieillissement. Ces composés agissent en se liant à la protéine de liaison FKB506 12 (FKBP12), formant un complexe qui perturbe physiquement les voies de signalisation médiées par mTOR.
L’activation de cette voie est associée à la croissance et à la prolifération cellulaires, à la survie cellulaire, ainsi qu’à la différenciation des lymphocytes T inflammatoires. Pour cette raison, des inhibiteurs de cette molécule sont utilisés pour empêcher la prolifération des lymphocytes et la tempête de cytokines.
Dans le COVID-19 sévère ou critique, on pense que l’inflammation hyperactive associée à des réponses immunologiques aberrantes est la cause des symptômes et des signes graves. Ainsi, les rapalogues et la rapamycine sont testés pour leur utilité dans COVID-19.
Le médicament pourrait également être utilisé pour prévenir l’infection, comme cela a été rapporté avec le coronavirus du syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS-CoV). Cependant, des travaux supplémentaires seront nécessaires pour comprendre comment il affecte la réplication virale dans le cas actuel et à différentes étapes du cycle de vie viral.
Activité médiatisée par l’IFITM
Dans la grippe A, il a été démontré que la rapamycine favorise la réplication virale et aggrave les caractéristiques de la maladie car elle induit la dégradation des protéines transmembranaires inductibles par interféron (IFITM). Ces protéines uniques se trouvent dans la couche la plus basse de nombreux tissus différents.
L’importance de l’IFITM réside dans son rôle dans l’immunité innée au niveau cellulaire, qui garde chaque cellule en garde contre l’infection virale. Ces découvertes antérieures montrent qu’en présence de rapamycine, l’IFITM2 et l’IFITM3 dans les endosomes sont plus rapidement triés en lysosomes pour être décomposés.
Ce processus de tri dépend de la présence d’ubiquitine et des complexes endosomaux nécessaires au transport (ESCRT). Ainsi, ces travaux ont montré que la rapamycine est un inhibiteur insoupçonné de l’immunité cellulaire intrinsèque.
Les protéines IFITM suppriment l’entrée de nombreux virus enveloppés en augmentant la difficulté de fusion cellule-virus membrane, à la fois au niveau de la membrane plasmique et des endosomes. Leur inhibition par la rapamycine pourrait ainsi rendre la cellule plus vulnérable à de multiples virus.
Encore une fois, les chercheurs ont montré plus tôt que IFITM1, IFITM2 et / ou IFITM3 peuvent être exprimés dans des types de cellules qui permettent une infection par le SRAS-CoV-2 lorsqu’ils empêchent le virus d’infecter les cellules.
Certains polymorphismes mononucléotidiques dans IFITM3, en fait, aggravent l’évolution de la grippe A, ainsi que du COVID-19 sévère. L’étude actuelle visait donc à comprendre comment ces composés affectent l’infection par le SRAS-CoV-2 à différents stades.
Les rapalogues augmentent le titre viral infectieux dans les cellules
Lors d’un prétraitement avec des rapalogues, les cellules en culture ont montré une augmentation dose-dépendante des titres viraux. À une dose de 20 µM, suivie de l’addition de SRAS-CoV-2 quatre heures plus tard, plusieurs rapalogues ont multiplié par 9 et 15 le rendement en virus infectieux, respectivement pour la rapamycine et le temsirolimus, et dans une mesure similaire cellules exprimant les récepteurs des cellules hôtes pour le virus, l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) et la protéase hôte TMPRSS2.
Les rapalogues augmentent généralement la sensibilité de la cellule aux pseudovirus porteurs de pics du SRAS-CoV-2, le graphique ressemblant à celui obtenu par le virus de type sauvage. Ainsi, ces composés activent l’entrée de la cellule dans la cellule, l’augmentant jusqu’à un ordre de grandeur.
En revanche, le tacrolimus, dont la structure est presque identique aux rapalogues. Aussi appelé (FK506), ce composé ne se lie pas à mTOR et n’augmente donc pas l’entrée cellulaire médiée par le VIH-CoV-2-S.
Les rapalogs améliorent la fusion virus-cellule
Le stade auquel les rapalogues facilitent l’entrée des cellules semble être la fusion virus-cellule, qui est renforcée par ces composés. Ce mécanisme fonctionne également avec d’autres protéines de pointe de coronavirus, mais dans une moindre mesure.
Les rapalogues favorisent également une infection médiée par l’antigène hémagglutinine du virus grippal A, comme on le voit dans les pseudovirus incorporant cet antigène.
L’enzyme hôte TMPRSS2 est responsable du clivage du site S2 ‘sur la surface de la cellule cible. Les cathepsines B et L effectuent également la même tâche dans les endosomes cellulaires. Le résultat est une activation du peptide de fusion viral pour provoquer la fusion membranaire.
L’entrée du virus se fait principalement par des voies de fusion endosomales dépendant de la cathepsine. Ceci est amélioré par les rapalogues, même lorsque la protéine de pointe est mutée de telle sorte que le motif du site de clivage polybasique de la furine RRAR est remplacé par un autre qui ne supporte pas le clivage de la pointe en S1 et S2.
D’autres rapalogues réduisent les niveaux des trois protéines IFITM au même degré que la rapamycine, sans aucun impact sur les niveaux d’ACE2, en augmentant le degré de protéolyse des IFITM dans les endolysosomes.
Dans les petites voies aériennes humaines ou les cellules épithéliales pulmonaires primaires, les rapalogues favorisent l’entrée du virus médiée par son pic, en partie en réduisant les niveaux d’IFITM3. Parmi tous les rapalogues, le ridaforolimus est le moins actif et ne montre aucun impact particulier sur les taux d’infection par pseudovirus, sauf avec les tissus nasaux.
Microautophagie
Les chercheurs postulent que les rapalogues déclenchent la microautophagie, un processus cellulaire dans lequel les protéines IFITM sont triées par des mécanismes à médiation ESCRT dans des vésicules endosomales pour une dégradation par des hydrolyases lysosomales. Ce processus est soumis à la réglementation mTOR.
En conséquence, l’inhibition induite par rapalogue de la voie mTOR conduit à un taux plus élevé de dégradation des protéines de la membrane lysosomale, à la fois les IFITM et d’autres protéines cellulaires sélectionnées.
Les IFITM sont dégradés de manière non spécifique par les rapalogues, mais les IFITM3 induits par les interférons de type I sont des cibles particulières. Des recherches plus poussées montreront comment ils affectent les IFITM dans les cellules infectées puisque l’IFITM3 fait partie des gènes exprimés aux niveaux les plus élevés dans les cellules épithéliales pulmonaires humaines primaires.
En fait, il est exprimé à des niveaux plus élevés au départ sur les cellules épithéliales nasales, par rapport à d’autres cellules, et son renversement a rendu les cellules 20 fois plus vulnérables à l’entrée virale médiée par le SRAS-CoV-2.
Quelles sont les implications?
Les rapalogs ont été utilisés pour moduler l’immunité adaptative lorsque son expression non régulée cause des dommages à l’organisme. Cela a conduit à l’exploration de leur utilité dans le COVID-19 sévère, marqué par une compromission respiratoire hyper-inflammatoire.
Ces résultats attirent l’attention sur une nouvelle propriété immunosuppressive de la rapamycine et des rapalogues qui agit sur l’immunité intrinsèque et impacte la sensibilité cellulaire à l’infection par plusieurs virus, dont le SRAS-CoV-2.. »
Des recherches plus poussées devraient comprendre l’éventail des conséquences de l’inhibition de mTOR et développer des inhibiteurs de mTOR plus sélectifs qui n’affectent pas l’immunité intrinsèque.
*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.