Le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) a été identifié pour la première fois à Wuhan, en Chine, fin décembre 2019. Le virus déclenche de multiples complications cliniques chez l’homme et peut conduire au COVID-19 (maladie à coronavirus 2019). À ce jour, le SRAS-CoV-2 a infecté plus de 132 millions d’individus et causé plus de 2,88 millions de décès dans le monde.
Le COVID-19 est une maladie hétérogène, principalement caractérisée par la fièvre, la toux et le syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) et la mortalité hospitalière. Le COVID-19 sévère est associé à des comorbidités telles que les maladies cardiovasculaires, l’hypertension, le diabète sucré et la coagulopathie.
La coagulopathie – une condition dans laquelle la capacité du sang à coaguler est altérée, est reconnue comme un aspect important de la morbidité chez les patients COVID-19. Dans une étude récente, le professeur Lewis Cantley et une équipe de chercheurs ont exploré le rôle des facteurs de coagulation dans l’infection par le SRAS-CoV-2. Leur étude récente est publiée sur le bioRxiv* serveur.
« Le clivage induit par la coagulation améliore l’activation des pics et augmente l’entrée virale dans les cellules cibles. »
Ils ont découvert que les protéases impliquées dans la coagulation peuvent également cliver directement le pic de glycoprotéine du SRAS-CoV-2, améliorant ainsi l’entrée virale. Ils ont également découvert que les inhibiteurs de protéase inhibaient de façon promiscue le clivage du pic par les sérine protéases transmembranaires ainsi que les facteurs de coagulation. Le clivage des pointes par les protéases est crucial pour l’entrée virale; il facilite la fusion membranaire et les détournements de la cellule hôte par le génome viral.
La protéine de pointe est constituée de sous-unités S1 et S2. Les protéases de la cellule hôte agissent sur la limite de la sous-unité S1 / S2 et au niveau de la région S2 ‘à proximité du peptide de fusion. Ce clivage ouvre le trimère de pointe et expose le site S2 ‘, qui doit être clivé pour permettre la libération du peptide de fusion. L’une des cibles médicamenteuses antivirales prometteuses pour le SRAS-CoV-2 est le TMPRSS2, qui est un facteur important de la cellule hôte dans l’activation protéolytique de plusieurs coronavirus.
Le camostat et le nafamostat sont deux inhibiteurs à large spectre et agissent contre le TMPRSS2. Bien que ces deux médicaments soient cliniquement (approuvés pour d’autres applications) au Japon, ils ne sont actuellement approuvés par la FDA pour aucune indication aux États-Unis. Dans cette étude, les chercheurs ont découvert que Nafamostat inhibe largement le clivage des peptides de pointe par les sérine protéases transmembranaires et les facteurs de coagulation.
Même si des vaccins anti-SRAS-CoV-2 sont actuellement administrés dans le monde, l’existence continue d’un grand réservoir de cas actifs sur une longue période entraînera l’émergence de variantes virales.
La pathogenèse de l’infection par le SRAS-CoV-2 est associée à une coagulopathie et à des événements thromboemboliques. Des signes de coagulation sanguine dérégulée étaient évidents chez les patients infectés par le SRAS-CoV-2 admis à l’hôpital. Il s’agissait de 1) des niveaux élevés de D-dimères (un indicateur de fibrinolyse et de coagulopathie), 2) une faible numération plaquettaire (un indicateur de la coagulopathie consommatrice), 3) une activité systémique élevée des facteurs de coagulation V, VIII et X.
Les facteurs de coagulation clivent directement le pic de SRAS-CoV-2. (A) Les peptides dérivés de deux sites de clivage connus du pic de SARS-CoV-2 ont été conçus avec le fluorophore C-terminal 5-FAM et le désactivateur FRET N-terminal QXL-520. (B) Clivage de 10 uM de substrat peptidique S1 / S2 incubé avec 125 nM TMPRSS2, facteur Xa ou thrombine. Les vitesses initiales pour le clivage des substrats peptidiques du pic SRAS-CoV-2 S1 / S2 et S2 ‘par (C) TMPRSS2, (D) Facteur Xa et (E) Thrombine ont été mesurées sur une plage de substrat de 0 à 160 μM. À partir des valeurs de vitesse initiales, le taux de renouvellement des constantes cinétiques enzymatiques (F) Kcat (s-1), la constante d’affinité (G) Km et la constante de spécificité (H) (Kcat / Km) ont été obtenus pour les enzymes indiquées avec S1 / S2 et S2 «peptides. (IK) Heatmaps décrivent la vitesse initiale V0 de clivage des substrats peptidiques indiqués et les concentrations par (I) TMPRSS2, (J) facteur Xa et (K) thrombine.
Parce que la cascade de coagulation est orchestrée par une réaction en chaîne de zymogènes de sérine protéase qui sont chacun activés par traitement protéolytique, les chercheurs ont étudié si les protéases impliquées dans la coagulation jouent également un rôle dans le clivage du pic de SRAS-CoV-2.
Ils ont constaté que les facteurs de coagulation, le facteur Xa de sérine protéases et la thrombine, clivent directement le pic de SARS-CoV-2, avec une activité protéolytique plus significative contre les substrats peptidiques du SARS-CoV-2 que TMPRSS2. Ils ont également découvert que la limite S1 / S2 semble être un substrat de facteur Xa encore plus optimal que les substrats peptidiques dérivés de cibles physiologiques connues du facteur Xa dans la coagulation.
Ils ont rapporté que les inhibiteurs de la sérine protéase suppriment l’entrée du SARS-CoV-2 via l’inhibition de TMPRSS2. Ils ont observé que le TMPRSS2 est probablement la principale cible cellulaire du camostat et du nafamostat.
En outre, ils ont découvert que le nafamostat est un inhibiteur polyvalent de l’activation des pics par divers sérine protéases transmembranaires (TTSP) et facteurs de coagulation.
« Nous avons atténué le risque d’artefact en utilisant plusieurs plates-formes orthogonales, y compris le pseudovirus basé sur VSV, le pseudovirus basé sur le VIH et la formation de syncytia. »
Les chercheurs ont détaillé la pertinence clinique de l’activité antivirale potentielle des anticoagulants, les risques hémorragiques et les limites de cette étude.
Les événements associés au COVID-19 (tels que les lésions pulmonaires aiguës dues aux effets cytopathiques viraux, la tempête de cytokines, l’activation du complément et les autoanticorps antiphospholipides) sont connus pour déclencher une cascade de coagulation. Bien que la coordination entre l’inflammation et l’hémostase soit bien comprise, les chercheurs de cette étude soulignent que le mécanisme moléculaire précis reliant l’infection par le SRAS-CoV-2 et la dérégulation de l’hémostase n’est pas encore clair.
Dans cette étude, en utilisant un test enzymatique basé sur FRET et plusieurs plates-formes de pseudovirus et de cellules
essais de fusion, les chercheurs ont étudié et confirmé que les protéases circulantes impliquées dans la coagulation sanguine contribuent à l’activation du clivage du pic du SRAS-CoV-2 et améliorent ainsi l’entrée virale. Sur la base de leur étude, les chercheurs ont proposé que le nafamostat, parmi les médicaments actuellement disponibles, soit le mieux adapté en tant qu’inhibiteur polyvalent contre le clivage des pics par les TTSP et les facteurs de coagulation.
Cette étude fournit des données pertinentes pour explorer une intervention précoce avec un traitement anticoagulant judicieusement sélectionné pour l’infection par le SRAS-CoV-2. Il est essentiel de se préparer à atténuer une future épidémie de SRAS-CoV-3 grâce à la compréhension des interactions coronavirus-hôte, soulignent les chercheurs.
« Peut-être que le SRAS-CoV-2 a subi une sélection pour à la fois induire et exploiter un environnement localement enrichi en protéases de coagulation, provoquant une boucle de rétroaction positive pour favoriser l’entrée dans des cellules hôtes supplémentaires. »
Référence du journal:
- Les facteurs de coagulation clivent directement le pic de SRAS-CoV-2 et améliorent l’entrée virale, Edward R. Kastenhuber, Javier A. Jaimes, Jared L. Johnson, Marisa Mercadante, Frauke Muecksch, Yiska Weisblum, Yaron Bram, Robert E. Schwartz, Gary R. Whittaker, Lewis C. Cantley, bioRxiv 2021.03.31.437960; doi: https://doi.org/10.1101/2021.03.31.437960, https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.03.31.437960v1