La pandémie de COVID-19 causée par le syndrome respiratoire aigu sévère -coronavirus 2 (SRAS-CoV-2) s'est propagée dans la majeure partie du monde, causant des millions de cas et des centaines de milliers de décès. Une nouvelle étude publiée sur le serveur de préimpression bioRxiv * montre qu'un médicament inhibiteur de protéase déjà approuvé par la Food and Drug Administration (FDA) pourrait inhiber l'entrée virale.
Sommaire
Qu'est-ce que TMPRSS2?
Le SRAS-CoV-2 pénètre dans la cellule hôte via le récepteur de l'enzyme de conversion de l'angiotensine 2 (ACE2), auquel il se fixe via la protéine de pointe (S) sur l'enveloppe du virus. Une autre protéine hôte, la sérine protéase transmembranaire TMPRSS2, joue également un rôle essentiel dans le traitement de la protéine S et du récepteur. Cela est nécessaire pour une interaction plus poussée de la protéine S et du récepteur ACE2 conduisant à l'infection.
Lorsque la protéine TMPRSS2 est bloquée par une molécule appelée mésylate de camostat, le virus ne peut pas pénétrer dans la cellule hôte. Cela offre une avenue prometteuse pour le traitement de cette infection.
TMPRSS2 joue un rôle dans plusieurs infections à coronavirus, telles que le SARS antérieur, le MERS et l'actuel SARS-CoV-2, ainsi que certaines infections grippales. Il est également important sur le plan biologique comme oncogène du cancer de la prostate.
Il s'agit d'une cible antivirale prometteuse car il s'agit d'une protéine hôte. Les médicaments conçus pour s'adapter aux protéines virales sont toujours exposés au risque de devenir obsolètes en raison du taux élevé de mutations génomiques virales qui peuvent modifier les caractéristiques des protéines. Cependant, les agents dirigés contre les protéines de l'hôte sont moins susceptibles de contrer la résistance rapide aux médicaments.
Ce type de médicament comporte cependant un risque. Il s'agit du risque que des altérations de la voie protéique impliquée provoquent également des changements indésirables dans la physiologie de l'hôte.
Les chercheurs craignent que TMPRSS2 soit le point de départ d'une série d'événements d'activation protéolytique amplificatrice. Ceux-ci sont importants dans la régulation du liquide séminal et des protéines pulmonaires, car TMPRSS2 est un régulateur des canaux sodiques.
Cependant, les expériences sur souris dans lesquelles les souris n'ont pas cette protéine ne montrent aucun déficit apparent. Les scientifiques espèrent que cela signifie que d'autres protéases peuvent remplacer la protéine par rapport à sa fonction.
Cela pourrait signifier qu'il est sécuritaire de cibler TMPRSS2 pendant les infections virales. De plus, il existe déjà des médicaments approuvés qui inhibent l'activité protéolytique de cette enzyme, tels que le mésylate de camostat, le nafamostat et la BHH.
TMPS2_HUMAN (Protéine transmembranaire sérine 2) Modèle de balle et bâton humain isolé sur blanc. Récepteur d'entrée pour SARS-CoV-2. Covid-19, recherche et développement de vaccins contre les coronavirus. Rendu 3D. Crédit d'image: OMMB / Shutterstock
Comment l'étude a-t-elle été réalisée?
Les chercheurs ont fait un criblage fonctionnel pour trouver des inhibiteurs de TMPRSS2 et ont comparé leur efficacité. Les molécules testées comprennent l'inhibiteur de la peptidase des leucocytes sécrétoires (SLPI), le fluorure de 4- (2-aminométhyl) benzènesulfonyle (AEBSF), le Boc-Gln-Ala-Arg-7-Amino-4-méthylcoumarine (BOC-QAR-AMC), le mésylate de camostat , chlorhydrate de bromhexine (BHH) et alpha 1 antitrypsine (A1AT).
Ils ont utilisé une lignée cellulaire humaine dans laquelle TMPRSS2 était exprimé à des niveaux très élevés, à 2,5 fois celui des cellules témoins. Le taux de protéolyse a été multiplié par 3,5 par rapport à celui des témoins et est resté plus du double après les heures.
Qu'est-ce que l'étude a montré?
Les chercheurs ont utilisé le mésylate de camostat, un inhibiteur connu de TMPRSS2, dans les cellules témoins. À des concentrations aussi basses que 100 nM, il a montré une action inhibitrice.
Ensuite, ils ont testé sans succès l'action inhibitrice du SLPI, à différentes concentrations. Cependant, A1AT a montré une inhibition dose-dépendante de la protéolyse induite par TMPRSS2 avec les effets les plus élevés à une concentration de 1 μM.
Avec l'AEBSF, un inhibiteur de protéase capable d'inhiber l'infection grippale dans une expérience murine, une inhibition dose-dépendante de TMPRSS2 s'est produite avec un pic à 1 μM.
La BHH est un médicament approuvé par la FDA utilisé comme mucolytique et antitussif, qui inhibe TMPRSS2 de manière dose-dépendante, mais est moins efficace que A1AT ou AEBSF.
Qu'impliquent les résultats?
Dans la présente étude, les chercheurs ont sélectionné deux nouvelles molécules inhibitrices, à savoir AEBSF et A1AT. Il est possible que ces inhibiteurs puissent potentiellement bloquer l’activité virale en empêchant l’action de TMPRSS2 sur le traitement des protéines S.
L'A1AT est une petite protéine fabriquée dans le foie et présente dans le sang à des niveaux élevés. Il peut exploser six fois en cas d'inflammation ou de blessure aiguë. Il est délivré à de nombreux organes lorsqu'il est administré en tant que médicament.
Dans les poumons, il bloque l'action des enzymes protéases neutrophiles élastase, protéinase 3 et cathepsine G.Il améliore également la clairance des cellules apoptotiques et protège ainsi le corps contre les dommages tissulaires et l'inflammation hyperactive.
Des mutations dans le gène A1AT pourraient conduire à des niveaux sous-normaux de la protéine, provoquant une dégradation des protéines du poumon et un emphysème généralisé des lobes. La FDA a approuvé l'utilisation de l'A1AT en remplacement en cas de carence.
Alors que l'A1AT était auparavant connu pour bloquer l'infection à H3N2 et le virus de la grippe B dans des modèles animaux, c'est la première fois qu'il est démontré qu'il inhibe TMPRSS2. Les virus antérieurs n'ont pas besoin d'être amorcés par TMPRSS2, et leur blocage était présumé provenir de l'inhibition de l'hepsine.
L'utilisation de A1AT peut réduire la gravité de la maladie dans COVID-19 en atténuant l'inflammation dans les alvéoles ainsi qu'en inhibant TMPRSS2. Des expériences antérieures ont montré que les niveaux d'A1AT tronqué trouvés dans le sang périphérique chez les patients atteints du SRAS sont plus élevés que chez les témoins et augmentent proportionnellement à la gravité de la maladie. Cela pourrait signifier que cette protéine est une composante d'une réponse immunitaire naturelle contre l'infection au CoV ainsi que les maladies pulmonaires aiguës.
L'A1AT est un inhibiteur de la sérine protéase (SERPIN) et possède donc une boucle centrale réactive qui est rompue par interaction avec les protéases. Cette rupture fait subir à A1AT un changement de conformation, ce qui entraîne une liaison covalente irréversible avec la protéase cible, inhibant son activité de façon permanente.
On pense que l'A1AT tronquée observée chez les patients atteints du SRAS provient de ce type de clivage causé par TMPRSS2 et d'autres protéases.
L'AEBSF bloque également l'activité de TMPRSS2, étant une petite molécule qui inhibe de manière non spécifique les protéases. Il a provoqué une diminution des niveaux des protéines nucléaires H1N1 et H7N7 dans le tissu pulmonaire de souris infectées par la grippe. Son mécanisme d'action est via une liaison covalente, qui ajoute un groupe sulfonyle au site actif.
L'utilisation d'inhibiteurs de protéase – mésylate de camostat, A1AT, BHH et AEBSF – pourrait aider à développer des antiviraux contre COVID-19. Les chercheurs disent que «A1AT peut être particulièrement efficace car il a la double capacité, inhibant TMPRSS2 (et donc l'absorption virale et la réplication ultérieure) et possédant une activité anti-inflammatoire. La disponibilité immédiate de l'A1AT attire l'attention sur son utilisation clinique potentielle pour la pandémie de COVID-19. »
*Avis important
bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne sont pas considérés comme concluants, guident la pratique clinique / les comportements liés à la santé, ou sont traités comme des informations établies.
