Un ARN inédit pour lutter contre le SARS-CoV‑2

La pan­dé­mie de Covid-19 nous a confron­tés à une infec­tion contre laquelle nous n’a­vions pas de médi­ca­ment effi­cace. Il existe évi­dem­ment des trai­te­ments de base, comme le para­cé­ta­mol ou l’as­pi­rine, qui per­mettent de sou­la­ger cer­tains symp­tômes dans les cas bénins (toux, fièvre, maux de tête, etc.), mais leur effi­ca­ci­té contre les formes plus sérieuses d’in­fec­tion est extrê­me­ment limi­tée. Néan­moins, au fil du temps, de nom­breuses pistes de meilleurs trai­te­ments ont émer­gé, avec des effets plus ou moins pro­met­teurs. Les méde­cins ont éga­le­ment fait d’é­normes pro­grès en termes de détec­tion pré­coce des patients sus­cep­tibles de pré­sen­ter les formes les plus graves et de pro­to­coles de soins intensifs.

Les médi­ca­ments qui ont été déve­lop­pés jus­qu’à pré­sent pour trai­ter le Covid-19 ciblent sou­vent l’in­flam­ma­tion ou la réponse immu­ni­taire inap­pro­priée déclen­chée par l’in­fec­tion par le virus SARS-CoV‑2 – une sur­ac­ti­va­tion à l’o­ri­gine des formes les plus graves de Covid-19. On peut, par exemple, citer l’in­ter­fé­ron bêta, pour lequel des essais cli­niques sont en cours, notam­ment dans le cadre du pro­jet euro­péen DISCOVERY. Une autre approche effi­cace consiste à uti­li­ser des anti­corps mono­clo­naux tels que ceux déve­lop­pés par l’entreprise de bio­tech­no­lo­gie amé­ri­caine Rege­ne­ron Phar­ma­ceu­ti­cals (REGEN-COV).

Il y a cepen­dant peu de solu­tions anti­vi­rales dans la boîte à outils « anti-Covid » qui pour­rait per­mettre un trai­te­ment plus pré­coce de la mala­die. De telles options pour­raient aug­men­ter les chances d’é­vi­ter des formes graves de Covid-19 ou d’autres effets à long terme, que nous connais­sons encore mal.

Il est très dif­fi­cile de cibler un virus, comme nous l’a­vons consta­té avec la len­teur du déve­lop­pe­ment de trai­te­ments effi­caces contre le VIH ou l’hé­pa­tite. Même le meilleur trai­te­ment anti­vi­ral contre la grippe com­mune, le Tami­flu, est loin d’être excep­tion­nel. Alors que les bac­té­ries répondent sou­vent à au moins un des anti­bio­tiques dis­po­nibles sur le mar­ché (hor­mis le pro­blème crois­sant de la résis­tance), le mode de fonc­tion­ne­ment des virus les rend par­ti­cu­liè­re­ment dif­fi­ciles à atteindre. Ils agissent en « pira­tant » les cel­lules d’une per­sonne infec­tée, les for­çant à pro­duire davan­tage de virus, qui infectent ensuite d’autres cel­lules de son corps. Les bac­té­ries pos­sèdent leurs propres cel­lules avec leurs propres com­po­sants, comme les ribo­somes ou cer­taines enzymes, que nous pou­vons uti­li­ser comme cibles thé­ra­peu­tiques. En revanche, comme les virus n’ont pas leurs propres « usines », il existe moins d’ou­tils ou d’en­zymes qui peuvent être spé­ci­fi­que­ment ciblés.

J’ai pas­sé ma car­rière à étu­dier ce que nous appe­lons les « confor­ma­tions inha­bi­tuelles » de l’ADN. Quand on pense à l’ADN, on pense sou­vent à sa double hélice. C’est vrai dans la plu­part des cas, mais il arrive que la double hélice se plie en forme d’é­pingle à che­veux ou que cer­tains seg­ments com­portent plus de deux brins. Ces bizar­re­ries sont rares sur l’ADN, mais plus fré­quentes sur l’ARN. Comme tous les coro­na­vi­rus, le SARS-CoV‑2 a un génome à ARN mono­ca­té­naire. Ain­si, en jan­vier 2020, lorsque le génome du SARS-CoV‑2 a été publié, j’ai cher­ché à savoir si mon exper­tise pou­vait être utile. Cepen­dant, l’a­na­lyse ini­tiale du génome du virus à l’aide d’un algo­rithme que j’ai conçu a sug­gé­ré que des confor­ma­tions inha­bi­tuelles étaient peu pro­bables sur l’ARN du virus – il était donc dif­fi­cile pour mon labo­ra­toire d’intervenir.

Quelques mois plus tard, grâce à une col­la­bo­ra­tion très fruc­tueuse avec le cher­cheur de de l’Ins­ti­tut Pas­teur, Marc Lavigne, nous avons réa­li­sé qu’il exis­tait un autre angle d’at­taque. Une pro­téine, appe­lée NSP3, pro­duite par un coro­na­vi­rus très proche et hau­te­ment infec­tieux (SARS-CoV) peut se fixer sur une confor­ma­tion inha­bi­tuelle appe­lée « G‑quadruplex ».  Grâce à des obser­va­tions anté­rieures, nous savions que le génome du SARS-Cov‑2 ne pou­vait pas for­mer de G‑quadruplex, de sorte que la pro­téine NSP3 ne pou­vait pas se cibler son propre génome viral. Nous avons donc émis l’hy­po­thèse que la pro­téine NSP3 inter­agis­sait avec un G‑quadruplex dans les cel­lules infec­tées – et donc chez les patients !

N’ou­bliez pas que les virus sont inca­pables de se mul­ti­plier par eux-mêmes. Pour se repro­duire, ils doivent s’in­tro­duire dans la machi­ne­rie cel­lu­laire d’un autre orga­nisme : c’est l’in­fec­tion. Grâce au sou­tien finan­cier de l’Ins­ti­tut Pas­teur et de l’ANR-flash Covid, nous avons pu mon­trer que la pro­téine NSP3 du virus pou­vait se lier au G‑quadruplex de l’ARN humain. Nous pen­sons que cette inter­ac­tion aide le virus à « pira­ter » la machi­ne­rie cel­lu­laire de l’hôte, empê­chant la cel­lule humaine de pro­duire des défenses.

Nous nous sommes alors deman­dé s’il était pos­sible d’empêcher la repro­duc­tion du virus en blo­quant cette inter­ac­tion. Natu­rel­le­ment, la pre­mière approche a été de tes­ter des molé­cules capables de blo­quer l’in­te­rac­tion entre G‑quadruplex et pro­téine. Après deux décen­nies de recherche, nous dis­po­sions déjà d’une large col­lec­tion de telles molé­cules. Nous avons donc conçu des tests de dépis­tage pour véri­fier leur capa­ci­té à inhi­ber la répli­ca­tion virale.

Par­mi les can­di­dats posi­tifs, nous avons iden­ti­fié un groupe de petites molé­cules capables de blo­quer l’interaction entre la pro­téine NSP3 et le G‑quadruplex. Les com­po­sés syn­thé­ti­sés à Bor­deaux par le pro­fes­seur Jean Guillon étaient encore plus puis­sants. Une piste cli­nique s’est ain­si ouverte grâce à cette molé­cule aux effets pro­met­teurs sur les cel­lules humaines de culture.

C’était la pre­mière fois que l’on par­ve­nait à empê­cher la répli­ca­tion du SARS-CoV‑2 par le biais d’un qua­dru­plex. La pré­pa­ra­tion de ces com­po­sés et leur uti­li­sa­tion à des fins anti­vi­rales ont donc été bre­ve­tées. Le déve­lop­pe­ment d’un can­di­dat médi­ca­ment est cepen­dant un long pro­ces­sus, et nous venons de com­men­cer la phase pré­cli­nique chez les ron­geurs pour d’a­bord éva­luer leur dis­tri­bu­tion et leur éven­tuelle toxi­ci­té in vivo, puis ana­ly­ser leurs effets. Cette famille de molé­cules n’a jamais reçu l’ap­pro­ba­tion de la FDA, et elles doivent donc pas­ser un grand nombre d’é­tapes régle­men­taires avant de pou­voir être tes­tées sur des humains.

Les étapes sui­vantes risquent d’être déli­cates car les ligands G4 peuvent inter­agir avec de mul­tiples frag­ments d’ADN et d’ARN. Il est donc essen­tiel de véri­fier qu’ils n’in­duisent pas de géno­toxi­ci­té au niveau des cel­lules et de l’or­ga­nisme entier. Même si tout se passe bien, ce pro­ces­sus pren­dra des années. Mais le besoin de nou­veaux anti­vi­raux est grand. Dans le cas du Covid-19, la plu­part des médi­ca­ments ini­tia­le­ment tes­tés avaient déjà été approu­vés ou étaient en cours d’é­va­lua­tion pour d’autres mala­dies. Ce repo­si­tion­ne­ment des médi­ca­ments nous a fait gagner beau­coup de temps dans la recherche d’un trai­te­ment… mais mal­heu­reu­se­ment, les essais cli­niques ont sou­vent déçu. Le jeu en vaut donc la chan­delle, et nous devons abso­lu­ment explo­rer de mul­tiples voies pour lut­ter contre la pan­dé­mie actuelle (et la prochaine !).

M. Lavigne et al. Nucleic Acids Research, Volume 49, Issue 13, 21 juillet 2021, Pages 7695‑7712,