Les chercheurs ont démontré l’activité anti-syndrome respiratoire aigu sévère coronavirus-2 (SARS-CoV-2) d’un polymère mucoadhésif qui peut être utilisé comme spray nasal pour prévenir l’infection et la transmission du SARS-CoV-2.
Étude : Inhibition du SARS-CoV-2 à l’aide d’un chitosane mucoadhésif et amphiphile pouvant servir de spray nasal antiviral. Crédit d’image : Juan Gaertner/Shutterstock
Dans leur récente étude publiée dans Rapports scientifiques*, l’équipe a évalué le N-palmitoyl-N-monométhyl-N,Ndiméthyl-N,N,N-triméthyl-6-O-glycolchitosan (GCPQ), un dérivé de chitosane de bas poids moléculaire, comme candidat empêchant l’entrée virale chez les mammifères cellules épithéliales nasales pour limiter la propagation de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19).
Sommaire
Quel est le besoin d’un spray nasal antiviral ?
Les symptômes neurologiques associés au COVID-19, comme la perte de l’odorat et du goût, ont été corrélés à l’entrée du SRAS-COV-2 de la cavité nasale au cerveau via les neurones olfactifs. Comme certaines des technologies vaccinales les plus prometteuses neutralisent le virus systémique, elles ne réduisent pas la charge virale dans l’épithélium nasal, ce qui soulève des incertitudes quant à la pause sur la transmission de la maladie après la vaccination.
Les interventions locales, comme les sprays nasaux antiviraux qui limitent l’entrée des cellules virales dans la cavité nasale, pourraient avoir un impact profond sur l’évolution et la gravité de la maladie.
Des études antérieures sur des composés tels que les glycopolymères sulfatés et les chitosanes sulfatés ont démontré une activité antivirale en inhibant l’entrée dans la cellule. Cependant, selon la présente étude, les oligochitosanes sans le composé d’ammonium quaternaire (QAC) étaient inactifs pour inhiber l’entrée du coronavirus dans les cellules.
Le HTCC, un composé chitosan-QAC, a été spécifiquement testé pour inhiber l’activité contre le SARS-CoV-2 et le MERS-CoV. Cependant, comme le poids moléculaire est en corrélation avec la facilité avec laquelle un polymère peut être incorporé dans des milieux aqueux, le poids moléculaire élevé de la variante HTCC (50-190 kDa) efficace pour le SARS-CoV-2 pourrait poser des limites à la conception de formulations livrables. De plus, il n’a pas fait l’objet d’un dépistage toxicologique des Bonnes Pratiques de Laboratoire (BPL).
L’équipe a évalué le GCPQ, un polymère chargé positivement avec un poids moléculaire inférieur (10-30 kDa) que le HTCC, pour ses propriétés anti-SARS-CoV-2.
Qu’ont fait les chercheurs ?
Test de la cytotoxicité cellulaire et de l’activité antivirale dans les cellules Vero E6 et A549
L’équipe a testé quatre polymères GCPQ avec des poids moléculaires variables. La cytotoxicité des polymères a été évaluée en incubant des monocouches confluentes de Vero E6 et A549ACE2+ cellules avec une gamme de concentrations de composé GCPQ, et 48 heures plus tard, un test de viabilité cellulaire XTT a été effectué.
L’activité antivirale des GCPQ a été déterminée en infectant des monocouches Vero E6 et A549ACE2+ confluentes avec le virus SARS-CoV-2 à une dose infectieuse de 400 % de culture tissulaire par ml en présence de composés à tester ou de PBS. Les cellules ont été incubées pendant deux heures à 37°C et 5% CO2. Après lavage, chaque composé a été réappliqué sur la monocouche cellulaire. Les surnageants de culture cellulaire pour la qPCR ont ensuite été collectés après deux jours de culture.
Inhibition virale dans les cellules épithéliales des voies respiratoires humaines (AOH)
Comme les composés se comportent différemment dans le système de culture cellulaire artificielle, les auteurs ont cherché à valider les observations dans un système plus complexe, un modèle ex vivo d’AOH entièrement différencié, qui reconstitue l’épithélium respiratoire humain et reproduit les interactions hôte-pathogène.
L’inhibition de la réplication du virus dans l’AOH a été évaluée en infectant MucilAir™ avec le SARS-CoV-2 à 5000 TCID50/mL en présence de GCPQa ou de PBS. Deux concentrations différentes de GPCQa ont été évaluées. Les lavages apicaux ou les surnageants de culture cellulaire ont été collectés pour isoler l’ARN pour l’analyse qPCR.
Administration intranasale de GCPQ dans un modèle animal sain
Des souris mâles Balb/C ont reçu du GCPQ radiomarqué par voie intranasale. Des scans SPECT/CT de la tête de souris à 30 minutes, deux heures et 30 minutes et 24 heures après l’administration nasale ont été acquis. Après le scan final, la tête entière de la souris a été analysée.
In vivo inhibition virale chez des souris transgéniques exprimant le récepteur ACE2
Au jour 0, les souris transgéniques exprimant la protéine ACE2 humaine ont été infectées par voie intranasale avec le virus SARS-CoV-2. Chaque groupe expérimental d’animaux a ensuite reçu soit du GPCQ, soit du remdesivir par voie intranasale toutes les 24 heures du premier au sixième jour après l’infection. Des écouvillonnages nasaux ont été prélevés et des tissus cérébraux ont été prélevés au sixième jour pour la qPCR.
Qu’ont trouvé les chercheurs ?
Des concentrations non cytotoxiques ont été observées et utilisées pour les dosages viraux. L’équipe a observé une inhibition efficace de la réplication du SRAS-CoV2 en présence de GCPQa et GCPQc à des concentrations non toxiques de 10 g/ml et 25 g/ml. Le GCPQa a montré la cytotoxicité la plus élevée mais en même temps le potentiel anti-SARS-CoV-2 le plus élevé.
Les images SPECT de la tête de souris ont indiqué un long temps de résidence du GCPQ dans les narines de souris, évident par la présence de 28,22 % de la dose administrée dans les narines 30 minutes après l’administration. Elle a légèrement diminué à 25,13 % après deux heures et 30 minutes et à 24 heures, 13,13 % de la dose administrée s’est avérée être retenue dans les narines. Ex vivo l’analyse curimétrique a également confirmé la présence de 13,5% de la dose administrée dans la tête de souris 24 heures après l’administration.
In vivo L’expérience d’inhibition virale a montré une tendance à l’inhibition de la réplication virale dans les voies nasales et le cerveau de la souris. Cependant, l’étude n’avait pas la puissance nécessaire pour détecter une signification statistique.
Implications de l’étude
Les chercheurs suggèrent à partir des résultats qu’un faible poids moléculaire favorise l’activité anti-SARS-CoV-2 du GCPQ dans les cellules de mammifères. La facilité avec laquelle un composé de faible poids moléculaire se solubilise soulage également la nécessité de produire un spray nasal aqueux.
En outre, la tendance à la réduction des particules de SRAS-CoV-2 dans le cerveau fournit des preuves encourageantes que les symptômes neurologiques ressentis dans COVID-19 peuvent effectivement être réduits avec l’utilisation de la prophylaxie antivirale.
La spéculation de l’équipe sur l’activité de la GCPQ basée sur une interaction électrostatique entre la GCPQ et le virus met en évidence la possibilité que la GCPQ puisse être appliquée à une grande variété d’infections virales sous forme de spray nasal ou par d’autres moyens de traitement et de prophylaxie.
