Une vision globale de la biologie du SARS-CoV2, la pathologie COVID-19 et voies thérapeutiques associées

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Une vision globale de la biologie du SARS-CoV2, la pathologie COVID-19 et voies thérapeutiques associées

Publié le 16/06/2021 à 15:24
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Auteur(s): Jean-François Lesgards, docteur en biochimie, et Dominique Cerdan, docteur en pharmacie, pour FranceSoir
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Introduction :

L’infection par le nouveau coronavirus SARS-CoV-2 (Severe acute respiratory syndrome-coronavirus-2), à l’origine de la pathologie COVID-19 (Coronavirus disease-19), est responsable d’une pandémie mondiale aux conséquences sanitaires et économiques dévastatrices. Depuis son apparition en Chine durant l’hiver 2019, plus de 175 millions de cas et plus de 3,77 millions de décès ont été enregistrés en un peu plus d’un an. Dans la plupart des cas (plus de 85 %), le COVID-19 est une maladie bénigne et une grande majorité des sujets contaminés sont asymptomatiques ou présentent une maladie paucisymptomatique (avec peu de symptômes) caractérisée par de la fièvre, un syndrome grippal, une anosmie (perte de l’odorat), et une agueusie (perte du goût). Dans 10 à 15 % des cas au contraire, le COVID-19 conduit à une hospitalisation qui peut conduire à une pneumonie hypoxémiante. La forme la plus sévère de la maladie (touchant 5 à 10 % des patients hospitalisés) correspond à un syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA), parfois associée à d’autres défaillances d’organes et justifiant l’admission des patients en réanimation.

 

SARS-CoV2: particularités génétiques et différences avec le SARS-CoV1 et MERS

L'origine du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV2) est toujours controversée.

Les analyses génomiques montrent que le virus est probablement une chimère: c’est à dire qu’il contient du matériel génétique de différentes espèces. Une chimère n’est pas forcément synthétique et l’ARN de virus de différentes espèces peut se combiner avec le temps naturellement aussi.

Si on résume les travaux des généticiens, le SARS-COV2 semble être pour la majeure partie de sa séquence plus proche d’un coronavirus de chauve-souris (CoV RaTG13), alors que son domaine de liaison au récepteur (RBD) de l’hôte humain est presque identique à celle d'un coronavirus de pangolin.

Le site particulier clé de la furine et son importance dans la pénétration du virus dans les cellules humaines

Il y’a dans la structure protéique du SARS-CoV2 un site très particulier qui est devenu célèbre pour tous ceux qui s’intéressent au SARSCoV2. Ce site est appelé site de clivage de la furine ou « site furine » et il se trouve dans la fameuse protéine spike (de pointe en français) du SRAS-CoV2.

On imagine bien que ces points sont complexes pour les non scientifiques et le public en général mais c’est probablement un des points les plus important et qui peut expliquer une part majeure de la toxicité de ce virus en combinaison avec un autre point clé: la particularité du récepteur du virus chez l’homme, l’enzyme de conversion de l'angiotensine-2 (ou ACE2) qui se trouve à la surface des cellules qui tapissent les voies respiratoires humaines.

Ces points peuvent expliquer, en particulier, la forte pénétrabilité et réplication du virus chez son hôte humain ainsi que l’activation de certaines voies inflammatoires qui s’ensuivent dans le COVID-19.

La protéine spike comporte deux sous-unités ayant des rôles différents (figure1). Cette protéine spike ou S dont on entend très souvent parler et qui est la cible des vaccins (colorée en rouge dans la figure 2) est directement associée au nom de couronne que l’on donne aux coronavirus. Elle est responsable de l’ancrage du virus sur son récepteur l’ACE2 présent dans les voies respiratoires mais exprimé aussi dans de nombreux organes (voir plus bas).

Si on détaille un peu (figure 1), cette protéine S est composée de 2 parties: la première, appelée S1, reconnaît la cible du virus et la seconde S2 aide le virus, une fois ancré à la cellule, à fusionner avec la membrane cellulaire. Une fois que la membrane externe du virus a fusionné avec celle de la cellule touchée, le génome viral est injecté dans la cellule, détourne sa machinerie de fabrication de protéines et la force à générer de nouveaux virus.

Le processus de fusion est lancé par le peptide de fusion marqué en jaune, mais pour qu'il s'engage dans cette action, une protéine (une enzyme) doit couper, littéralement comme avec des ciseaux, la protéine S afin de l’activer, à un endroit précis: un des sites marqués par des losanges dans la figure 1.

Figure 1: Schéma précis de la protéine Spike et de ses différents éléments: en particulier S1 (site de liaison au récepteur de l’hôte par l) et S2 et le site des furines

Le virus n'a pas ses propres ciseaux, il utilise donc diverses enzymes de ses victimes capables de couper les protéines (protéases). Il existe plusieurs types de telles protéases comme on peut le voit avec ces losanges de couleurs différents (furine, trypsine, cathepsine…). Mais toutes les protéases ne sont pas égales et tous les types de cellules ne possèdent pas les protéases nécessaires au virus. La furine est l'une des plus efficaces et elle se trouve non seulement à la surface des cellules, mais également à l'intérieur. De plus, comme on le voit sur cette figure 1, les acides aminés du site furine sont très différent de ceux des autres enzymes si on compare le SARS-CoV2 au SARS-CoV1 dont le taux de réplication est beaucoup plus faible (Chu H et al., 2020).

Comme on le voit sur la figure 2, le SARS-CoV2 a un groupement d’acides aminées PRRAR (où R = Arginine, un acide aminé basique) qui crée un site basique très attractif pour les furines qui vont venir découper la protéine et activer l’entrée du virus. Cette concentration d’acide aminés R dans le SARS-CoV2 est tout simplement UNIQUE si on le compare aux 3000 coronavirus connus à ce jour (chez aucun des proches parents de chauve-souris ou de pangolin par exemple) même si ce type de répétition est présent dans le virus de l'immunodéficience humaine (VIH), la grippe, le virus cytoMegalo humain (herpès) et virus respiratoire syncytial, la fièvre jaune, ou encore Zika et Ebola.

Figure 2: Comparaison des acides aminés du site furine entre le SARS-CoV2 et les d’autres coronavirus censés être les plus proches

La furine coupe les protéines à des endroits strictement définis, à savoir après une séquence RxxR (c'est-à-dire Arg-X-X-Arg, où X peut être n'importe quel acide aminé). De plus, si l'arginine est également à la deuxième ou troisième place (c'est-à-dire RRxR ou RxRR), alors l'efficacité de clivage est considérablement augmentée.

Ceci est très connus des biochimistes qui sont capable de fabriquer ces séquences en laboratoire pour augmenter la virulence de virus dans ce qu’on appelle les études gain de fonction (GOF).

Tout cela est très bien décrit dans le récent article de Nicholas Wade dans un vrai travail de journaliste ainsi que dans diverses revues scientifiques (Segreto R and Deigein Y, 2020).

On rappelle ici que plus de 200 scientifiques ont demandé l'arrêt de ce type de travaux de fabrication de virus chimérique en général censés empêcher des pandémies ! Le problème, ont-ils dit, est que cela augmente la probabilité qu'une pandémie se produise lors d'un accident de laboratoire (ce qui est arrivé souvent depuis des décades!) et finalement sous la présidence de Barack Obama, le 17 octobre 2014, le gouvernement américain et le NIH (National Institutes of Health), le principal organisme du gouvernement des États-Unis responsable de la recherche biomédicale et de la santé publique ont annoncé une suspension sans précédent sur le financement de 21 études GOF impliquant des recherches sur la grippe, le MERS-CoV (Coronavirus du syndrome respiratoire du Moyen-Orient) et le virus du SARS (U.S. Government Gain-of-Function, 2014).

C’est étonnamment à ce moment-là que des financements du NIH et NIAID (Institut national des allergies et des maladies infectieuses) comme le financement US n° R01AI110964 de 3.37 millions de $ de la part du NIAID du célèbre Dr Fauci (directeur depuis 1984 et le sida, Ebola, Zika etc) sont dirigés vers l’Institut de Virologie de Wuhan (WIV) du Dr Zenghli Shi.

C’est avec ce type de financement (NIH grants R01AI089728 (to F.L.) and R01AI110700) qu’en 2015 la chercheuse chinoise Zhengli Shi (la célèbre « Batwoman ») et son équipe publiait (Yang Y et al., 2015) en collaboration avec des laboratoires américains la manipulation conduite avec succès sur le génome d’un coronavirus lui permettant d’être contagieux à l’homme par la modification de la protéine spike d’accrochage à la cellule humaine: « Pour évaluer les modifications génétiques requises pour que le coronavirus de chauve-souris HKU4 infecte les cellules humaines, nous avons retravaillé la protéine « spike » du virus HKU4 (de chauve-souris) dans le but de renforcer sa capacité à permettre l'entrée virale dans les cellules humaines.  A cette fin, nous avons introduit deux mutations simples, S746R et N762A, dans la pointe HKU4 (coronavirus de chauve-souris). »

Conclusion de l’étude: « Les mutations de ces motifs dans les protéines d’entré (spike) de coronavirus animal ont démontré des effets spectaculaires sur l'entrée virale dans les cellules humaines. »

Un des moyens les plus sûrs de rendre un virus plus mortel est de lui donner un site de clivage de la furine écrit le Dr Steven Quay « Au moins onze expériences de gain de fonction, consistant à ajouter un site de furine pour rendre un virus plus infectieux, sont publiées dans la littérature ouverte, notamment par le Dr Zhengli Shi, responsable de la recherche sur les coronavirus à l'Institut de virologie de Wuhan ».

Ceci est connu depuis des années comme le montre ce brevet dans une de ses revendications (Patent US 7,223,390 B2, 2004) : « Virus selon la revendication 8, dans lequel 1 000 fois plus de virus infectieux sont produits à partir de cellules hôtes qui n'ont pas d'expression de furine par rapport aux cellules hôtes qui expriment la furine. »

Le Dr Ralph S Baric (Université North Carolina), spécialiste mondial des coronavirus et mentor du Dr Z Shi, le Dr Fauci (directeur du NIAID, proche des directeurs du NIH, de Bill Gates et membre de son conseil scientifique, du parti démocrate et financier des projets US-China/Wuhan) et le Dr Peter Daszac (directeur d’EcoHealth Alliance) par qui des millions de dollars $ ont transité entre le NIAID et Wuhan (WIV) sont les scientifiques les plus au fait de ces travaux et en particulier de ce qui a été fait à Wuhan depuis de longues années, avec le Dr Shi évidemment.

A noter aussi que Peter Daszac a été le plus prompt à clamer haut et fort que le virus ne pouvait être que d'origine naturelle et qu'il fallait protéger les chercheurs chinois du WIV et n’a pas hésité pour cela à forcer la main (littéralement puisqu’une série de mails publics le prouvent dont des chercheurs comme RS Baric):, afin que des chercheurs signent (très tôt: en mars 2020) un article dans le Lancet sur ce sujet (Calisher C et al., 2020) « Nous sommes solidaires pour condamner fermement les théories du complot suggérant que le COVID-19 n'a pas d'origine naturelle. » Le tout sans AUCUN argument scientifique ! Alors qu’on l’a déjà entendu déclarer dans une interview que les coronavirus sont des virus très facile à manipuler et que « certains d'entre eux peuvent provoquer la maladie du SARS chez des modèles murins humanisés. Ils ne sont pas traitables avec les anticorps monoclonaux thérapeutiques et vous ne pouvez pas vacciner contre eux avec un vaccin ». Les financements de cette association qui loue des chercheurs mercenaires dans le monde entier a vu ses financements coupés en 2020 par l’administration Trump puis ont été repris normalement récemment (cf article Nicholas Wade également). De plus, le Dr Peter Daszac fait partie de la « commission indépendante » mandatée pour déterminer si l’origine du virus est naturelle ou artificielle…

Le Dr Baric (présent aussi dans les premiers tests du remdésivir et dans la première publication du vaccin Moderna) travaille depuis de longues années avec le Dr Fauci, Daszac et Shi et dit dans une autre interview qu’on peut manipuler totalement le génome des coronavirus sans laisser aucune trace visible! On peut le considérer comme le meilleur chercheur au monde sur les coronavirus.

Concernant le Dr Fauci, de nombreux observateurs, américains en particulier, comme le Colonel Lawrence Sellin, ancien directeur de recherche dans le laboratoire P4 de Fort Detrick a récemment déclaré que cette collaboration avec la Chine et le gouvernement chinois continuait sur différents virus et pathogènes (ce qui peut s’apparenter à de la haute trahison) :

« Anthony Fauci semble encore financer le gain de recherche fonctionnelle qui a eu lieu au cours des deux dernières années. Et que l'armée chinoise est impliquée dans la planification et l'exécution de cette recherche. »

Pour revenir à cette protéine spike (celle dont l’ARN messager est injecté par les vaccins pour que nos cellules la produisent), et « qui fait tout » commente Daszac, détermine également quels animaux le virus peut ou ne peut pas infecter, car les récepteurs ACE2 (ou d'autres cibles pour d'autres virus) peuvent différer par leur structure  selon les espèces. A noter aussi que ce SARS-CoV2 censé provenir de chauve-souris est beaucoup plus adapté au récepteur humain qu’aux récepteurs des chauves-souris.

Cette mutation du site furine présente dans le SARS-CoV2 et unique chez les coronavirus augmente aussi sa possibilité d’être clivé (donc activé) par d’autres enzymes! Comme la plasmine, la trypsine etc ce qui facilite significativement l’entrée du virus dans les cellules épithéliales bronchiques (figure 3). Ces enzymes peuvent être trouvées en plus grande quantité chez les patients souffrant d'hypertension préexistante, de diabète, de coronaropathie maladie cardiaque, maladie cérébro-vasculaire, obstructive chronique maladie pulmonaire (MPOC) et dysfonctionnement rénal, bref chez les personnes ayant des comorbidités au COVID19 (Ji HL et all., 2020).

Figure 3: La plasmine(ogène) augmente la pathogénicité du COVID-19

La plasmine clive la protéine S du SARS-CoV-2 de manière extracellulaire, augmentant sa capacité à se lier aux récepteurs de l'enzyme de conversion 2 de l'angiotensine (ACE2) des cellules hôtes, et probablement facilitant l'entrée et la fusion du virus. La plasmine décompose l'excès de fibrine pour élever le taux de D-dimère et d'autres produits de dégradation de la fibrine ce qui diminue les plaquettes et entraîne une hémorragie

D'après (Ji HL et al., 2020)

A noter aussi que d’autres co-récepteurs potentiels/facteurs d'attachement tels que les neuropilines, l'héparane sulfate, l’acides sialique, le CD147 sont aussi étudiés comme pistes d’entrée du virus dans l’organisme (Zamorano Cuervo N et al., 2020) (Cantuti-Castelvetri L et al, 2020).

 

Autre spécificité du virus: le blocage de l’activité de l’interféron

Normalement, la réponse à l'interféron de type I (IFN-I) est essentielle pour fournir une protection efficace contre les infections virales. La production d'IFN-I est rapidement déclenchée par la reconnaissance par les capteurs hôtes des modèles moléculaires associés aux pathogènes (PAMP), tels que les acides nucléiques des ARN viraux. Cela converge normalement ensuite vers une réponse qui induit rapidement l'expression de centaines de gènes appelés gènes stimulés par l'interféron (ISG). Cette cascade de signalisation antivirale se produit dans pratiquement tous les types de cellules exposées à l'IFN-I. Les ISG, ainsi que d'autres molécules en aval contrôlées par l'IFN-I (y compris les cytokines pro-inflammatoires), ont diverses fonctions, allant de l'inhibition directe de la réplication virale au recrutement et à l'activation de diverses cellules immunitaires. Une réponse IFN-I robuste, ponctuelle et localisée est une première ligne de défense contre l'infection virale car elle favorise l'élimination du virus, induit la réparation des tissus et déclenche une réponse immunitaire adaptative prolongée contre les virus.

Il est clair que le SARS-Cov-2 est un mauvais inducteur de la réponse IFN-I in vitro et dans des modèles animaux ainsi que chez l’homme puisque les taux d'IFN-I dans le sérum des patients infectés sont en dessous des niveaux de détection des tests couramment utilisés (Sa Ribero M et al., 2020) (Hadjadj J et al., 2020) (Lee JS et Shin EC, 2020) (figure 4).

Le SARS-CoV2 induit encore moins d'IFN-I que le SARS-CoV et ces coronavirus contiennent plusieurs protéines permettant d’échapper à la production ou aux réponses induites par l’interféron (Spiegel M et al., 2005) (Hu Y et al., 2017) (Sa Ribero M et al., 2020).

Figure 4: Modélisation de l'échec de l’interféron (IFN-I) à contrôler l'infection par le SRAS-CoV-2, conduisant au COVID-19

Alors que L'IFN-I peut contrôler l'infection virale (panneau supérieur), le déficit en IFN-I jouerait un rôle clé dans la pathogenèse du SRAS-CoV-2 (panneau inférieur). Comme indiqué pour les coronavirus apparentés, une signalisation IFN-I retardée est associée à une réplication virale et à des complications sévères, c'est-à-dire à une inflammation forte ou « tempête de cytokines », notamment via l'accumulation de monocytes entraînant une immunopathologie pulmonaire, des fuites vasculaires et une réponse sous-optimale des lymphocytes T

IFNAR, récepteur de l'interféron alpha et bêta; IFN-I, interféron de type I; ISG, gène stimulé par IFN; pDC, cellule dendritique plasmacytoïde; SRAS-CoV-2, coronavirus-2 du syndrome respiratoire sévère.

D’après (Sa Ribero M et al., 2020)

 

Conséquence de la liaison virus avec le récepteur ACE2 et de la déstabilisation balance ACE2/ACE

Le second aspect, outre la génétique si particulière du SARS-Cov2, est la cible de ce virus, à savoir le l’enzyme de conversion de l'angiotensine-2 (ou ACE2).

La protéine ACE2, récepteur d’entrée du virus SARS-CoV2, joue dans notre organisme un rôle bénéfique: vasodilatateur, antioxydant, antiinflammatoire alors que son pendant, la protéine ACE, est au contraire est vasoconstrictrice, pro-oxydante, et pro-inflammatoire.

Dans presque toutes les conditions pathologiques, en particulier celles du système cardiovasculaire mais aussi neuro-dégénératives (Alzheimer), il existe une augmentation du rapport ACE/ACE2 au sein des organes et des systèmes (Bernardi S et al., 2012) (Lavrentyev EN et al., 2009) (Mizuiri S et al., 2008) (Yuan YM et al., 2015) (Kehoe PG et al., 2016).

De plus en plus de preuves suggèrent que la réponse immunitaire de l'hôte contribue fortement aux formes sévères d’infections par le MERS-CoV, SARS-CoV et SARS-CoV-2 (Huang C et al., 2020) (Wong C et al., 2004) (Mahallawi WH et al., 2018).

 

Organes touchés et lien avec COVID long

La littérature scientifique permet d’observer que le SARS-CoV2 a un impact sur le corps humain bien au-delà des poumons et montre une interaction complexe avec l'hôte humain qui n'est pas toujours corrélé avec les niveaux d'expression du récepteur d'entrée (ACE2). De nombreuses études ont identifié des composants viraux (ARN, protéines) du SRAS-CoV-2 dans plusieurs organes (pharynx, trachée, poumons, sang, cœur, vaisseaux, intestins, cerveau, organes génitaux masculins et reins) et liquides organiques (mucus, salive, urine, liquide céphalo-rachidien, sperme et lait maternel) (figure 5) (Trypsteen W et al., 2020). Cependant, outre les poumons, les chercheurs n'ont pu détecter de virus infectieux que dans les selles et l'urine dans un nombre limité de patients atteints du SARS-CoV2.

Figure 5: Aperçu du niveau d’expression des récepteurs ACE2
Le gradient de couleur (orange) indique le niveau bas ou élevé d’expression d’ACE2 dans les tissus ou les fluides biologiques. Les plus hauts niveaux ont été détectées dans la cavité orale, le tractus gastrointestinal et le système reproducteur masculin. De (Trypsteen W et al., 2020)

Cette vision permet de jeter les bases d'un meilleur diagnostic et traitement des patients COVID-19 y compris du COVID long. En effet, la majorité des patients atteints de COVID-19 présentent divers autres symptômes en plus de troubles respiratoires, notamment des dysfonctionnements neurologiques, cardiovasculaires, intestinaux et rénaux (Argenziano MGet al., 2020) (Huang Cet al., 2020) (Lin L et al., 2020) (Chu KH et al., 2005) (Mao L et al., 2020).

Fait intéressant, la présence de SARS-CoV-2 dans les différents tissus n’est pas toujours en corrélation exacte avec les niveaux d'ACE2. Par exemple, des charges virales élevées sont extraites des poumons qui ont des quantités moyennes ou d’ACE2. Dans le tractus gastro-intestinal, les charges virales culminent dans le côlon, tandis que l'expression de l'ACE2 est plus élevée dans l'intestin grêle (Trypsteen W et al., 2020). Une explication plausible pour cette discordance apparente pourrait être le fait que peu de molécules ACE2 pourraient suffire à provoquer une infection efficace par le SARS-CoV2. En effet, plusieurs comorbidités associées à la gravité de la maladie COVID-19 comme le tabagisme, le diabète, la COPD (bronchopneumopathie chronique obstructive), l'obésité et l'hypertension sont caractérisées par des niveaux élevés d'expression d'ACE2 dans les voies respiratoires (Smith JC et al., 2020) (Rao S et al., 2020) Jacobs M et al., 2020).

De façon surprenant à priori, l'abondance des récepteurs ACE2 dans le plasma est élevée les enfants, qui présentent souvent des symptômes mineurs lors de l'infection par le SARS-CoV2, alors qu'elle diminue chez les personnes âgées, qui sont plus à risque de maladie grave (Bénéteau-Burnat B et al., 190) (Chen J et al., 2020).

Ce paradoxe apparent pourrait s'expliquer par la différence entre les molécules ACE2 liées à la membrane et à celles qui sont solubles. Alors que la forme liée à la membrane agit comme récepteur de la cellule hôte pour le SARS-CoV2, l'ACE2 soluble pourrait neutraliser les virions libres (Ciaglia E et al., 2020).

En ce qui concerne le cerveau et les atteintes du système nerveux, certains auteurs notent également que l'ajout du site furine permet au virus mutant d'infecter les cellules nerveuses (Cheng J et al., 2019).

Les mouvements du virus COVID-19 vers le cerveau via la plaque cribriforme près du bulbe olfactif (cf figure 6) peut être une voie supplémentaire qui pourrait permettre au virus d'atteindre et affecter le cerveau (Baig AM et all., 2020) (Cheng J et al., 2019).  De plus, les symptômes comme un sens altéré d'odeur (anosmie) dans les premiers stades du COVID19 devraient être étudiés plus en profondeur ainsi que les conséquences sur le système nerveux central (CNS) (Baig AM et all., 2020).

En fait des récepteurs ACE2 sont exprimé dans le CNS humain, en particulier dans la moelle épinière, le ganglion spinal, la substance noire du tronc cérébral, les plexus choroïdes, l’hypothalamus, l’hippocampe, le gyrus temporal moyen et cortex cingulaire postérieur (Chen R et al., 2020) (Shiers S et al. 2020) (Baig AM et all., 2020).

Des études antérieures ont montré la capacité du SARSCoV à provoquer la mort neuronale chez la souris en envahissant le cerveau via le nez près de la muqueuse olfactive (Netland, J et all, 2008). Récemment, une étude a rapporté des manifestations du COVID-19 qui concernaient 214 patients, dont 78 (36,4%) patients avaient des manifestations neurologiques (Mao, L et all., 2020).

Figure 6: Système olfactif humain. 1: Bulbe olfactif 2: Cellules mitrales 3: Os (plaque Cribriforme) 4: Épithélium nasal 5: Glomérule 6: Cellules réceptrices olfactives

La propagation virale dans le cerveau de la souris a également été étudiée en mettant l'accent sur le bulbe olfactif et les régions de l'hippocampe, car il a été mis en évidence que ces régions sont principalement infectées par la souche virale de référence (Le Coupanec A et all., 2010).

Ce virus n’est donc pas seulement un virus respiratoire et ceci est pertinent notamment dans le traitement des COVID longs.

 

Comment le virus SARS-CoV2 induit la maladie COVID-19: processus d’inflammation induits (« cytokines storm ») et voies biochimiques associées

La principale caractéristique des cas graves du COVID-19 est une pneumonie, avec syndrome de détresse respiratoire aiguë potentiel (ARDS) qui nécessite pour les patients d’être soigné en unité de soins intensifs. 

Après la phase de réplication du virus une forte inflammation se produit. Quinze pourcents des patients développent une pathologie pro-coagulante et inflammatoire dysfonctionnelle et nocive, qui aboutit à une détresse respiratoire représentant un danger pour le pronostic vital.

La fameuse « tempête de cytokines » est une libération de cytokines (molécules modulatrices de l’inflammation) incontrôlée qui a été observée dans certaines maladies infectieuses et non infectieuses. Mais ce terme est souvent utilisé, y compris par de nombreux médecins et chercheurs, sans que l’on précise suffisamment les voies biochimiques qu’elle implique et les thérapies potentielles qui peuvent en découler. La protéine spike permet donc une grande dissémination du virus à travers les épithéliums puis par la circulation sanguine vers les différents organes cités précédemment.

La régulation à la baisse de la protéine ACE2 décrite précédemment et au déséquilibre de la balance ACE2/ACE. Les conséquences de ce déséquilibre peuvent contribuer à l’hyper-inflammation observée dans les cas graves du COVID-19 passe par l’intermédiaire de 4 voies biochimiques majeures (figure 7):

1/ La dérégulation du système rénine-angiotensine-aldostérone (axe ACE/angiotensine II/AT1R)

2/ L’atténuation du récepteur Mas (axe ACE2/MasR)

3/ L’augmentation de l'activation de la [des-Arg9] -bradykinine (axe ACE2/bradykinine B1R/DABK)

4/ L'activation du système du complément incluant les composants C5a et C5b-9

Figure 7: La régulation négative de l'ACE2 pilotée par le SARS-CoV-2 conduit à un ensemble d'interactions moléculaires complexes et entrelacées via au moins quatre axes consistant en une dérégulation de l'axe ACE2/angiotensine II/AT1R, une atténuation de l'axe ACE2/MasR, une augmentation de l'activation de l'ACE2/bradykinine Axe B1R/DABK et activation de la cascade du complément résultant en une tornade de réponses cytokines inflammatoires. D’après (Mahmudpour M et al., 2020)

 

1/ Le système rénine-angiotensine-aldostérone (SRAA ou pour RAAS pour les anglophones) est, chez les mammifères, l'un des systèmes de régulation les plus importants des fonctions autonomes, cardiovasculaires et pulmonaires. C'est un système hormonal organisé autour du rein, qui permet notamment de préserver l'homéostasie hydrosodée (l'équilibre entre les ions Na+ et l'eau) et qui régule en particulier la pression artérielle et joue aussi un rôle dans l'inflammation (Pacurari M et al., 2014). Comme évoqué précédemment, la protéine ACE2, récepteur d’entrée du virus SARSCoV2, joue un rôle bénéfique: vasodilatateur, antioxydant, antiinflammatoire alors que son pendant, la protéine ACE, est au contraire est vasoconstrictrice, pro-oxydante, et pro-inflammatoire. L’ACE2 joue ce rôle en contrôlant la quantité d’un peptide essentiel, l’angiotensine II, produite par l’ACE à partir d’une autre petite protéine ou peptide, l’angiotensine I. L’angiotensine I est produite par le rein grâce à l’enzyme rénine à partir du peptide angiotensinogène qui lui est produit dans le foie et libéré dans le plasma) (figure 8).

Figure 8: Système rénine angiotensine et rôle de la balance ACE2/ACE

 

Comme l’ACE2 est en déficit à cause de la présence et de la multiplication du virus, la balance penche en faveur de l’inflammation produite par l’angiotensine II qui n’est plus dégradé pas l’intermédiaire des nombreux médiateurs qui en découlent, en particulier dans les poumons. Cette inflammation intervient par l’interaction entre l’angiotensine II et le récepteur AT1 (Angiotensin II type 1 receptor, AT1R) dans le rein et le système vasculaire (Crowley SD et Rudemiller NP, 2017) (Jia H, 2016).

Une production importante de cytokines en découle tel que le facteur de croissance TFG-β (Transforming Growth Factor Beta) stimulée pendant l'activation du RAAS.  L'angiotensine II peut en particulier activer la voie pivot du facteur nucléaire kappa B (NF-κB) (Okamoto H et al., 2021) (Jamaluddin M et al. 2000) (Ruiz-Ortega M et al., 2001), un composant majeur de la réaction inflammatoire qui entraîne à son tour une augmentation d’autres cytokines importantes dans le COVID-19 : IL-6, TNFα, IL-1B, IL-10, MCP1 (monocyte chemoattractant protein 1), AT1, le facteur de croissance bêta dérivé des plaquettes (PDGF-B).

 

2/ Les récepteurs ACE2/ MasR, Ang- (1–7) et Ang- (1–7) sont les constituants de

l'autre bras du système RAAS qui contrecarre et atténue le effets du premier axe ACE-Ang II-AT1R décrits en 1/ (figure 9).

Figure 9: Vue d'ensemble schématique du RAAS et de ses fonctions biologiques L'angiotensinogène est sécrété par le foie et est converti en angiotensine I (AngI) via la rénine, une protéase produite dans les reins. L'AngI est ensuite converti en AngII par l'action catalytique de l'enzyme de conversion de l'angiotensine (ACE) et se lie aux récepteurs de l'angiotensine II de type 1 (AT1) et de type 2 (AT2). L'AngII se lie au récepteur de l'angiotensine de type 1 (AT1R) pour favoriser des actions telles que la vasoconstriction, la prolifération cellulaire, la fibrose et l'inflammation.
ACE2 convertit l'Ang-I et l'Ang-II en angiotensine (1–7). L'Ang (1–7) se lie au récepteur MAS (MASR) pour favoriser les actions de vasodilatation, de protection vasculaire, d'anti-fibrose, d'anti-prolifération, d'anti-inflammation et d'anti-angiogenèse. D’après (Medina-Enríquez MM et al., 2020)

 

C’est ici un axe de protection contre l’inflammation qui est affaibli à cause de la monopolisation du récepteur ACE2 par le virus. L’effet bénéfique de ACE2 passe par le clivage de l’angiotensine II en peptide Ang- (1–7). C’est cette dernière molécule qui a un effet vasodilatateur, des propriétés antiprolifératives (anti-cancer), anti-thrombotiques et anti-inflammatoires et qui se retrouve donc en déficit. L’Ang- (1–7) réduit l'expression des facteurs inflammatoires tels que NF-κB, IL-6, TNFα et IL-8 (Peiró C et al., 2020) (Verdecchia P et al., 2020). En plus de son activité antivirale, l’ivermectine inhibe la production de NF-κB, IL1 et IL-6 in vitro et in vivo (Zhang X et al., 2008).

 

3/ L’infection par le SRAS-CoV2 en épuisant l’ACE2 augmente également les niveaux de la des-Arg9-bradykinine (DABK) qui est un facteur (peptidique) inflammatoire pulmonaire connu. Le DABK est un métabolite bioactif de la bradykinine qui est associée à des lésions pulmonaires et à une inflammation, principalement par le biais de récepteurs BR1 des cellules endothéliales (tapissent les vaisseaux sanguins) pulmonaires. Le système kinine-kallikréine comprend le kininogène, l'enzyme kallikréine, bradykinine (BK-1–9 ou BK) et des-Arg-9-BK ou DABK (figure 10).

ACE2 participe à la dégradation de la des-Arg9-bradykinine, un processus finalement inhibé par la régulation négative de l'ACE2 induite par le virus et entraînant ainsi une perte de contrôle de cette voie inflammatoire (Sodhi CP et al., 2018).

La diaphonie entre l'angiotensine, le système kinine-kallikréine, ainsi que les systèmes inflammatoires et de coagulation jouent un rôle essentiel dans le COVID-19. Les complications cardiaques et les coagulopathies impliquent des croisements entre ces systèmes et devrait être une voie d’étude plus testée pour prévenir ou contrôler le SDRA chez les patients atteints de COVID-19 sévère (Tolouian T, et al., 2020) (van de Veerdonk FL et al., 2020).

Figure 10: Action des enzymes ACE et ACE2 dans le système KKK (kininogène-kinine-kallikréine)
A. L'ACE dégrade la bradykinine, un peptide vasodilatateur agissant principalement par l'intermédiaire des récepteurs BR2. La bradykinine peut également être convertie par la kininase I en des-Arg9-bradykinine (DABK), qui favorise la vasoconstriction et les effets pro-inflammatoires lors de l'interaction avec les récepteurs BR1.
B. Déséquilibre médié par le SRAS-CoV-2 dans le système KKK avec effet pro-inflammatoire prédominant de la des-Arg9-bradykinine. D’après De (Goldin CJ et al., 2020)

 

En effet, une revue de la littérature permet de penser que le contrôle de la voie de la bradykinine peut être une bonne option dans la gestion du COVID-19 chez les patients ayant des pathologies vasculaires et qu'un traitement de soutien des complications respiratoires et cardiologiques est nécessaire chez les patients COVID-19 notamment par les C1-inhibiteurs (C1-INH) (Haybar H et al., 2021) (Mansour E et al., 2021) (van de Veerdonk FL et al., 2020). Cette voie inflammatoire semble beaucoup plus importante dans le COVID-19 que les deux premières.

 

4/Le système du complément.

Le système du complément fonctionne comme un système de surveillance immunitaire qui répond à l'infection. Il contribue à la réponse immunitaire innée qui comprend les cellules et les mécanismes permettant la défense de l'organisme contre les agents infectieux de façon immédiate (en l'absence d'anticorps) car elle ne nécessite pas de division cellulaire, à l'inverse du système immunitaire adaptatif qui confère une protection plus tardive mais plus durable et qui nécessite une division cellulaire (lymphocyte B et T).  Ce système comprend de nombreuses protéines (une trentaine) qui jouent un rôle fonctionnel clé dans la défense contre les micro-organismes, y compris les virus. Son activation excessive au cours de la COVID-19 participe à l’orage cytokinique, à l’inflammation endothéliale (endothélite) et aux thromboses qui accompagnent la maladie.

Il y a trois voies biochimiques qui activent le système du complément : la voie classique du complément, la voie alterne du complément et la voie des lectines (protéines qui se lient à des sucres) liant les résidus mannose et N-acétylglucosamine, des sucres présents dans les membranes bactériennes et virales. La voie des lectines est prioritaire dans le COVID-19.

L'inactivation virale par la cascade du complément implique l'absorption et la clairance (ou élimination) du virus par phagocytose (ingestion du virus par des cellules immunitaires), ce qui empêche l'attachement avec leur récepteurs, lyse du virus par formation de pores et destruction de sa membrane par formation d'un complexe d'attaque membranaire (C5b-9) (MAC) (Spear Get al., 2001). L'augmentation de la production d'Ang II et l'activation d'AT1R (cf 1/) sont accompagnées par une réponse pro-inflammatoire via l'activation de la cascade du complément comprenant C5a, C5b-9.  Le facteur complémentaire 5a (C5a) est le peptide inflammatoire le plus puissant de la cascade du complément qui induit libération de nombreuse cytokines pro-inflammatoires dont TNF-α, IL-1, IL-6, NF-κB, activator Protein-1 (AP-1) (Viedt C et al., 2000). En outre, l'augmentation de la production de C3a conduit à la production de pro-inflammatoire cytokines telles que IL-1, IL-6 et TNF-α.

L'implication du système du complément dans la pathogenèse d’une infection par le virus syncytial, le MERS-CoV et le SRAS-CoV est déjà connue grâce à plusieurs études (Gao T et al., 2020) (Gralinski LE et al., 2018) (Jiang Yet al., 2018).  L'hyperactivation des composants complément comprend le C5a dans le sérum et C5b-9 dans les poumons a été observé dans des souris transgéniques hDPP4 infectées par le MERS-CoV. Les dommages induits dans les poumons et la rate et les réponses inflammatoires ont été atténués par blocage de l'axe C5a – C5aR chez ces souris transgéniques (Jiang Yet al., 2018).

Si la protéine S (spike) en se liant au récepteur ACE2 peut enclencher ces voies inflammatoires, une autre protéine dont on parle beaucoup moins est peut-être responsable, par une réaction immuno-inflammatoire beaucoup plus directe des effets les plus graves observés chez les patients atteints des formes graves et qui décèdent du COVID-19.

 

La protéine N: plus inflammatoire que la protéine S?

Dans le COVID19, un aspect essentiel du déclenchement d’une hyper-inflammation induite par le complément, faisant partie de la réponse immunitaire innée, semble effectivement lié à la protéine N du virus (Bumiller-Bini V et al., 2021) (Ma L et al., 2021) (Dobó Jet al., 2018).

La N protéine est liée à l’ARN du virus qu’elle entoure (nucléocapside hélicoïdale) et constituent plus de 50 % des protéines du virus (cf figure 11). Elles est hautement immunogène: les N protéines du SARS-CoV, du MERS-CoV et du SARS-CoV-2 se lient à la protéine MASP-2 une la protéase (sérine protéase) qui est clé dans la voie de l'activation du complément par la voie des lectines, entraînant une activation aberrante du complément et l’aggravation des lésions inflammatoires pulmonaires. En bloquant l'interaction protéine N:MASP-2 ou en supprimant l'activation du complément on peut considérablement atténuer les effets induits par la protéine N sur l'hyperactivation du complément et les lésions pulmonaires in vitro et in vivo (Gao T et al., 2020).

Figure 11: N protéine attaché à l’ARN viral  

Observation importante: dans les tissus de poumons récupérés lors d’autopsies de sujets décédés du Covid, différentes molécules de la voie biochimique des lectines ont été retrouvés: MBL (mannan-binding lectin), MASP-2, C4alpha, anticorps C3 ou C5b-9 (Gao T et al., 2020).

La figure 12 ci-dessous décrit les différentes voies d’activation de la cascade du complément dont la voie prioritaire dans la réponse immunitaire à la protéine N est la voie des lectines.

Aussi, les récepteurs de type lectine (CLRs), en particulier DC-SIGN (mais aussi L-SIGN, MR, and MGL) à la surface des cellules du système immunitaire innée (comme macrophages et cellules dendritiques) peuvent diriger des réponses immunitaires de l'hôte contre le virus (protéines S en particulier) en repérant les sucres (glycanes: Oligomannose N-glycans) spécifiques associés aux protéines du virus (Gao C et al., 2020).

Figure 12: Voies d’activation du complément par le SARS-CoV-2
L’activation de la voie classique est initiée par la fixation du complexe C1 à des immunoglobulines ou à des ligands endogènes. Ce complexe va pouvoir cliver le C4 et le C2 pour former la C3 convertase classique (C4b2a).
La voie des lectines est activée par la fixation d’un complexe MBL-MASP-2 à la surface d’un pathogène. Ce complexe, lié au pathogène, permet alors de cliver le C4 et le C2. Ces clivages forment ainsi une C3 convertase (C4b2a).
La voie alterne agit comme un système de surveillance en maintenant un faible niveau d’activation du système du complément par un processus connu sous le nom de « tick-over » qui permet de former la C3 convertase alterne (C3bBb). D’après (Chouaki Benmansour N et al., 2021)

 

Les trois voies conduisent à la formation d’une C3 convertase permettant de cliver le C3 en C3a, une anaphylatoxine, et en C3b, à l’origine de la formation de la C5 convertase (C4b2a3b ou C3bBb3b). Le C5 est ensuite clivé en C5a et en C5b, qui va initier les dernières étapes de la cascade du complément. Cela conduit à la formation du complexe d’attaque membranaire (C5b-9, MAC) et permet de lyser les pathogènes (figure 13).

Figure 13: Formation du MAC (complexe d'attaque membranaire) et lyse du virus

Les anaphylatoxines vont déclencher l’orage cytokinique, la dégranulation des mastocytes qui libèrent de l’histamine, l’activation des leucocytes et leurs infiltrations dans les alvéoles pulmonaires. Concernant les mastocytes et la libération d’histamine induite par cette activation du complément, ceci explique probablement l’effet positif et curatif des antihistaminiques proposé et observées dans de nombreux travaux et dans la pratique de nombreux médecins. Le système du complément est hautement régulé par des protéines circulantes dans le sang (C1inh, FI, C4BP, FH, clustérine, vitronectine) et membranaires (CR1, MCP, DAF, CD59).

Bloquer le complément par des thérapies spécifiques représente un espoir thérapeutique dans les formes les plus sévères de la maladie. L’inhibition des voies du complément en aval, telles que les fractions C3 et C5 et leurs récepteurs, constituent ainsi une approche possible pour endiguer la pathogénie du SDRA d’après (Ram Kumar Pandian S et al., 2020) (Maglakelidze Net al., 2020).

Mais il semblerait encore plus efficace d’administration en amont des inhibiteurs de la C1-estérase qui ont réduit considérablement le taux de mortalité et l’inflammation pulmonaire dépendante du MASP-2 chez les souris infectées par l’adénovirus exprimant la protéine N du SRAS-Co V. L’inhibiteur de C1-esterase supprime de manière adéquate les voies classiques et de complément de la lectine et pourrait réduire efficacement les dommages dans les poumons des patients souffrant due COVID-19 grave, particulièrement au niveau microvasculaire (Jodele S et Köhl J, 2020).

La portion de protéine N virale responsable l’interaction avec MASP-2 a été récemment identifiée et correspondant aux résidus 115-123 dans SARS-CoV-2 (GTGPEAGLP) (figure 14). Alors que la séquence d’acides aminées de cette portion est hautement conservée dans le SARS-CoV, le MERS-CoV et le SARS-CoV-2, elle est très différente d'autres coronavirus associés à des maladies bénignes, telles que les coronavirus humains 229E (et d’autres comme OC43, NL63 et HKU1) (Flude BM et al., 2021).

Figure 14: Alignement de séquence (domaine C-terminal) de la partie réactive de la protéine N de coronavirus humains avec la MASP-2. D’après (Flude BM et al., 2021)

 

De façon remarquable, les protéines N de différents coronavirus de chauve-souris n’étant pas encore connues pour infecter les humains sont caractérisés par la présence de cette séquence conservée (figure 15), suggérant le risque potentiel d'émergence de nouvelles infections à coronavirus zoonotique à l'avenir, avec les mêmes conséquences graves que le SARS-CoV, le MERS-CoV et SARS-CoV2.

Figure 15 : Alignement de séquence (domaine C-terminal) de la partie réactive de la protéine N de coronavirus avec la MASP-2 (humains vs chauve-souris). D’après (Flude BM et al., 2021)

 

Activation majoritaire de l’immunité innée versus immunité acquise

L’importance particulière évoquée des voies de la bradykinine et du complément est  bien corrélée avec ce que des études mesurant des marqueurs biologiques du COVID-19 montrent chez de nombreux sujets, à savoir que la gravité de l'infection par le SRAS-CoV2 est liée à des réponses immunitaire innées incontrôlées et à une altération des réponses immunitaires adaptatives principalement dues à l'épuisement des lymphocytes T et à la lymphopénie (nombre de lymphocytes inférieur à la normale, soit moins de 1500 par mm³) (Jeannet R et al., 2020) (Diao B et al., 2020) (Lucas C et al., 2020).

La voie des lymphocytes auxiliaires Th1 est largement altérée, ce qui peut expliquer les mauvaises réponses des lymphocytes T et la charge virale du SARSCoV2 persistante dans le sang. On observe aussi une baisse des cellules lymphocytes T CD4 + et CD8 + qui expriment les marqueurs d'activation HLA-DR et CD38 chez de nombreux patients qui montrent une réponse d'activation lymphocytaire minime ou nulle (Gutiérrez-Bautista JF et al., 2020).

On observe une faible activation des lymphocytes auxiliaires Th2 non et au contraire une hyperéosinophilie: les éosinophiles (famille des granulocytes ou polynucléaires) appartiennent aussi au système de l’immunité innée (Xie G et al., 2021).

 

L’activation de la cascade du complément à l’origine des thromboses

Si le virus n’a pas été éliminé par le système immunitaire au niveau de la barrière épithéliale, il progressera alors vers la paroi des vaisseaux (l’endothélium vasculaire). Les cellules endothéliales qui composent cette épithélium expriment le récepteur ACE2 et la pénétration virale dans ces cellules sera à l’origine d’une inflammation endothéliale, appelée endothélite ou endothélialite (Ackermann M et al;, 2020). L’endothélite est associée aux phénomènes thrombotiques que l’on observe dans la COVID-19, comme les microthromboses (Magro C et al., 2020) et les thromboses macrovasculaires, ainsi que les embolies pulmonaires, notamment (Llitjos JFet al ;, 2020).

Le complément a été associé aux lésions d’endothélite observées dans les formes sévères de COVID-19. Des dépôts histologiques de MASP-2, de C4 et de MAC, ainsi que des macrophages surexprimant le récepteur du C5a, C5aR1, ont en effet été retrouvés dans les lésions d’endothélite et les microthrombus (Eriksson O et al., 2020). Complément et coagulation (phase contact, ou voie intrinsèque de la coagulation3) sont étroitement liés (Kenawy HI et al., 2020). En effet la MASP-1 et MASP-2 ont un rôle catalytique pour la prothrombine et le fibrinogène, conduisant aux complications thrombotiques (Berlin et al., 2020; Jodele et Köhl, 2020) (Figure 14).

Les MASP 1 et/ou 2 ont une expression augmentée chez les patients ayant des facteurs de risque pour le COVID-19: diabète, hypertension artérielle et maladies cardiovasculaires, maladie rénale chronique, obstructive chronique maladie pulmonaire et maladie cérébro-vasculaire (Bumiller-Bini V et al., 2021).

Des études et revues de la littérature mettent en évidence le rôle de la liaison des MASP au SRAS-COV-2, de l’activation de la voie de lectines et de la coagulation sanguine, ainsi que leurs associations avec les comorbidités du COVID-19. C’est donc probablement une voie ou la voie clé faisant le lien entre l’inflammation et les phénomènes de coagulation en phase finale des formes graves du COVID-19.

Cela a des implications majeures et sous-estimées pour soigner les patients en réanimation et intubés. L’héparine et l’antithrombine ont aussi montré un impact un majeur sur l'issue du traitement et la prévention de la coagulation intravasculaire disséminée associé au COVID-19 réduisant mortalité (Tang et al., 2020). En présence d’héparine, l'antithrombine et les C1-inhibiteurs (C1-INH) sont des inhibiteurs efficaces de MASP-1 (Bumiller-Bini V et al., 2021) bloquant à la fois la voie de al lectine et la cascade de la coagulation (figure 16). Les C1-INH bloquent également la MASP- 2 (Kajdácsi et al., 2020). Fait intéressant, une carence en C1- L'INH est proposé comme conséquence directe du SRAS-CoV-2 infection, entraînant une perte de contrôle physiologique voie des lectines et de la coagulation (Thomson et al., 2020). Le narsoplimab, inhibiteur MASP-2 a des effets similaires (Rambaldi et al., 2020).

Enfin, pour certains auteurs, l’activation de la coagulation dans les formes graves, comparable à un tableau de coagulation intravasculaire disséminée (CIVD) avec thrombocytopénie (déficit de plaquettes), consommation des protéines de la coagulation et élévation des D-dimères pourrait être liée à la production et à l’accumulation de complexes-immuns d’activation des plaquettes (Nazy I et al., 2021). La détoxification de ces complexes immuns normalement réalisée par le système du complément pourrait être compromise à cause de la consommation des facteurs du complément durant toute la phase immuno-inflammatoire décrite ci-dessus.

Figure 16: MASP dans la cascade de coagulation pendant COVID-19

La participation des MASP à la coagulation contribue de manière significative à la formation des caillots. Sur le côté droit de la figure, MASP-1 active les cellules endothéliales grâce aux récepteurs activés par la protéase (PAR). Cette activation a un profil de réponse caractéristique, et différent de celui stimulé par la thrombine: les cellules endothéliales activées commencent à sécréter les cytokines pro-inflammatoires et les interleukines 6 et 8 (IL-6 et IL-8). Une agrégation plaquettaire se produit également. L’IL-6 et L'IL-8 contribuent à la chimiotaxie des neutrophiles et des macrophages.

A gauche, les complexes de MASP et MBL/MASP participent à la cascade de la coagulation à différents niveaux. Comme le facteur Xa (FXa) de la cascade de coagulation, MASP-2 clive la prothrombine en thrombine l. MASP-1 participe au clivage de la prothrombine en thrombine et au clivage du fibrinogène en fibrine. Ces complexes clivent le fibrinogène en fibrine, contribuant à la formation de caillots dans la cascade de coagulation

D’après (Bumiller-Bini V et al., 2021)

 

Mécanismes d’action des molécules d’intérêts antivirales et anti-inflammatoires

Ivermectine

L’ivermectine a une activité antivirale contre le SARS-CoV2. En effet des études montrent qu’elle réduit efficacement la charge virale chez les patients atteints de COVID-19 (Kory P et al., 2021). Caly et Druce ont rapporté que l'ivermectine inhibe le SARS-CoV-2 in vitro en 48 h à 5 μM (CI50 = 2 μM soit 1750 ng/ml) (Caly L et al., 2020). D’autres auteurs ont trouvé des valeurs plus efficaces encore: EC50 de 0,14 μM (Bernigaud C  et al., 2020) ce qui confirme l’efficacité observée in vivo si on prend en compte que l’ivermectine se concentre dans les poumons (Lifschitz, A et al., 2000) et étant donné d’autres paramètres physicochimiques et phamacologiques (pKa et log P élevés, volume de dilution important) (Boer F, 2003) (González Canga A et al., 2008).

Un mécanisme antiviral plausible et bien caractérisé de l'ivermectine est l'inhibition du transfert des protéines virales vers le noyau cellulaire par des protéines appelées importines (Sen Gupta PS et al., 2020). L'ivermectine pourrait aussi interférer entre le virus (site RBD) et son récepteur ACE2 (Lehrer S et al., 2020). Mais les antiviraux seuls doivent être pris très tôt et ne sont pas suffisant souvent pour empêcher les symptômes et la dégradation de la pathologie. Or les résultats cliniques de l’ivermectine sont spectaculaires avec une baisse de la mortalité d’environ 75 % dans la moyenne des méta-analyses réalisées par des chercheurs indépendants (Lawrie T, 2021) (Kory P et al., 2021). Ceci s’explique par la puissante activité anti-inflammatoire de l’ivermectine qui inhibe la production d’acteurs clé de l’inflammation impliqués dans le COVID-19, en particulier le NF-κB, IL1 et IL-6 in vitro et in vivo (Zhang X et al., 2008) (Ci X et al., 2009). L'ivermectine est également capable de réduire la production des médiateurs inflammatoires telle que le NO, les prostaglandine E2 (PGE2) ou encore la cyclooxygénase-2 (COX2) (Zhang X et al., 2009). L’ivermectine pourrait notamment inhiber la formation de NF-κB induite par l’activation des récepteurs de type lectine (CLRs) activés par la protéine N du virus (Kingeter LM et al., 2012).

Hydroxychloroquine et azithromycine

L’hydroxychloroquine a une excellente activité connue contre les coronavirus in vitro et notamment contre le SARS-CoV2 (Wang Met al., 2020).

Malgré les controverses, l’hydroxychloroquine en présence s’azithromycine réduit la charge virale, la durée d’hospitalisation et la mortalité, ce qui est clair à travers les études et méta-analyses indépendantes : https://hcqmeta.com/ (Lounnas V et al., 2021)

En ce qui concerne les mécanismes antiviraux de l’hydroxychloroquine, ils sont nombreux potentiellement (Devaux C et al, 2020) :

  • interfère avec la glycosylation des récepteurs ACE2, empêchant ainsi la liaison du SARS-CoV-2 aux cellules cibles
  • peut moduler l'acidification des endosomes, inhibant ainsi le déplacement des virus dans la cellule
  • inhiber la réplication du virus grâce à la diminution de l’activation de la protéine mitogène (MAP) kinase cellulaire (ensemble de protéines kinases nécessaires à l'induction de la mitose ou division cellulaire)
  • altérer la maturation des protéines M et interférer avec l'assemblage et le bourgeonnement des virions

Comme l’ivermectine, l’hydroxychloroquine a aussi une activité anti-inflammatoire qui s’ajoute à l’activité antivirale. L'hydroxychloroquine possède un effet anti-inflammatoire sur les cytokines liées au Th17 (IL-6, IL-17 et IL-22) chez les individus en bonne santé, et les patients atteints de lupus érythémateux disséminé et de polyarthrite rhumatoïde (Silva JCd et al., 2013).

Une étude a rapporté que l'hydroxychloroquine n'entraînait pas de taux de conversion négatifs plus élevés, mais avait réduit les symptômes cliniques grâce aux propriétés anti-inflammatoires et à l’amélioration de la lymphopénie (Tang W et al., 2020). Cependant il existe de très nombreuses voies inflammatoires dans l’organisme et l’’activité anti-inflammatoire de l’ivermectine semble plus adaptée aux voies inflammatoires associées au COVID-19 en particulier pour contrer les effets du dérèglement du système RAAS associé au dérèglement de la balance ACE2/ACE ainsi que de l’activation liée au complément et aux CRLs.

L’azithromycine, en plus de ses propriétés antibactériennes bien établies a montré une activité antivirale contre le SARSCov2 in vitro ainsi que dans des études cliniques dans l’amélioration des symptômes, seule ou en synergie avec l’hydroxychloroquine (Damle B et al., 2020) (Lepere P et al., 2021).

De plus l’azithromycine augmente l’interféron dans la réaction à différents virus et ce mécanisme est aussi proposé pour le SARS-Cov2 (Bleyzac N et al., 2020).

C1-inhibiteur

En fait, une revue globale de la littérature sur l’immuno-inflammation permet de penser que le contrôle de la voie de la bradykinine peut être une bonne option dans la gestion du COVID-19 chez les patients ayant des pathologies vasculaires et qu'un traitement de soutien des complications respiratoires et cardiologiques est nécessaire chez les patients COVID-19 notamment par les C1-inhibiteurs (C1-INH) (Haybar H et al., 2021) (Mansour E et al., 2021) (van de Veerdonk FL et al., 2020).

En plus, ce C1-inhibiteur (C1-INH) ou inhibiteur de la C1 estérase est un inhibiteur de sérine protéase (serpine), dont la principale fonction est d’inhiber le système du complément or il semble que c’est une des voies ou la voie principale d’inflammation et conduisant aussi aux phénomènes de coagulation dans les formes graves. Le C1-INH inhibe de manière adéquate, et en amont, les voies classiques et de complément de la lectine et pourrait réduire efficacement les dommages dans les poumons des patients souffrant due COVID-19 grave, particulièrement au niveau microvasculaire (Jodele S et Köhl J, 2020). Ce serait très probablement plus efficace que de bloquer en aval cette voie du complément (Ram Kumar Pandian S et al., 2020) (Maglakelidze Net al., 2020).

Cela a des implications majeures et sous-estimées pour soigner les patients en réanimation et intubés.

L’héparine et l’antithrombine ont aussi montré un impact majeur sur l'issue du traitement et la prévention de la coagulation intravasculaire disséminée associé au COVID-19 réduisant la mortalité (Tang et al., 2020). En présence d’héparine, l'antithrombine et les C1-inhibiteurs (C1-INH) sont des inhibiteurs efficaces de MASP-1 (Bumiller-Bini V et al., 2021) bloquant à la fois la voie de la lectine et la cascade de la coagulation. Les C1-INH bloquent également la MASP- 2 (Kajdácsi et al., 2020). Fait intéressant, une carence en C1- L'INH est proposé comme conséquence directe du SRAS-CoV-2 infection, entraînant une perte de contrôle physiologique de la voie des lectines et de la coagulation (Thomson et al., 2020). Le narsoplimab, inhibiteur MASP-2 a des effets similaires (Rambaldi et al., 2020).

Corticoïdes (dexaméthasone)

Les corticoïdes ont des modes d’action différents selon la dose. Aux doses modérées la dexaméthasone est utilisée comme un traitement auxiliaire pour la pneumonie virale. La dexaméthasone se lie au récepteur des glucocorticoïdes sur la membrane cellulaire, et la formation de ce complexe conduit à la translocation du corticoïde dans la cellule, où il se rend au noyau. Il agit sur une grande variété de gènes et peut inhiber la production de cytokines pro-inflammatoires comme l'interleukine IL-1, IL-2, IL-6, IL-8, TNF, IFN-gamma, VEGF et prostaglandines. Cinq de ces facteurs sont liés au formes graves du COVID-19 (Ahmed MH et Hassan A, 2020) (Zhong J, et al., 2020).

Enfin, et c’est peut-être un point clé de leur efficacité, les corticoïdes peuvent aussi inhiber la voie du complément mais, encore une fois, moins en amont ou moins directement que les C1-INH (Das A, Rana S, 2021) (Lappin DF, Whaley K, 1991).

Antihistaminiques

L’activation du complément par lectines déclenche aussi la dégranulation des mastocytes qui libèrent de l’histamine, l’activation des leucocytes et leurs infiltrations dans les alvéoles pulmonaires. Concernant les mastocytes et la libération d’histamine induite, ceci explique probablement l’effet positif et curatif des antihistaminiques proposé et observées dans de nombreux travaux et dans la pratique de nombreux médecins (Reznikov LR et al., 2021) (Malone RWet al., 2020) (Motta Junior JDS et al., 2020) (Eldanasory OA et al., 2020). Une activité antivirale par interaction avec le récepteur ACE2 est aussi proposée.

 

Conclusion:

La clarification moléculaire de ces axes de l’inflammation dans le contexte du COVID-19 permettra d'élucider une panoplie de stratégies thérapeutiques pour affronter la « tempête des cytokines » afin de prévenir et traiter le syndrome de détresse respiratoire aiguë associé à cette pathologie.

On pourrait écrire « aurait dû permettre » au lieu de « permettra » mais hélas on peut regretter depuis le début de cette crise que le lien entre les chercheurs en biochimie avec la recherche clinique et les médecins de terrain y compris en réanimation n’est pas optimale et ceci au grand désavantage des patients. Ce grand gaspillage de connaissances scientifiques qui permettrait de soigner au mieux les malades atteints par le COVID est un problème chronique qui existait avant la crise et qui concerne de nombreuses maladies mais jamais cela n’avait aussi visible ! Notamment dans le favoritisme envers certaines molécules et thérapies rémunératrices pour l’industrie pharmaceutique au détriment de molécules connues, plus sûres, nettement plus efficaces mais beaucoup moins rentables. Ceci est vrai aussi bien pour la phase virale que pour la phase inflammatoire.

 

Références

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Auteur(s): Jean-François Lesgards, docteur en biochimie, et Dominique Cerdan, docteur en pharmacie, pour FranceSoir

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