Une molécule soufrée pour bloquer le coronavirus

Certains virus pénètrent à l'intérieur des cellules grâce à des molécules organiques soufrées. Des chimistes de l'UNIGE ont découvert des inhibiteurs efficaces de ce mécanisme qui pourraient bloquer l'absorption du SARS-CoV-2.


La membrane cellulaire est imperméable aux virus. Pour pénétrer à l'intérieur d'une cellule et l'infecter, ces derniers utilisent diverses stratégies qui exploitent les propriétés cellulaires et biochimiques des membranes. L'absorption médiée par les thiols -des molécules organiques similaires aux alcools où l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) est remplacé par un atome (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner...) de soufre- est un des mécanismes d'entrée dont l'utilisation par le virus de l'immunodéficience humaine (VIH) a été démontrée il y a quelques années. Aucun inhibiteur efficace n'est actuellement disponible en raison de la robustesse des réactions et liaisons chimiques mises en jeu. Un groupe de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le cadre...) de l'Université de Genève (L'université de Genève (UNIGE) est l'université publique du canton de Genève en Suisse. Fondée en 1559 par Jean Calvin, sous le nom d'Académie de Genève, comme un séminaire...) (UNIGE) a cependant identifié des inhibiteurs jusqu'à 5000 fois plus efficaces que l'inhibiteur communément utilisé. Des tests préliminaires, publiés et accessibles gratuitement dans Chemical Science, la revue phare de la Royal Society of Chemistry (La Royal Society of Chemistry est une société savante située au Royaume-Uni dont le but est "l'avancement des sciences chimiques". Cette organisation contribue à des recherches, publie des journaux scientifiques, des livres et des bases...), démontrent le blocage de l'entrée cellulaire de virus exprimant les protéines du SARS-CoV-2. L'étude ouvre la voie vers la recherche de nouveaux antiviraux.

Depuis 2011, le laboratoire du Professeur Stefan Matile, au Département de chimie organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés organiques.) de la Faculté des sciences de l'UNIGE et membre des Pôles de recherche nationaux (PRN) "Chemical Biology" et "Molecular Systems Engineering", s'intéresse aux réactions des thiols avec d'autres structures contenant aussi du soufre (Le soufre est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole S et de numéro atomique 16.): les sulfures, des molécules où le soufre est combiné à d'autre éléments chimiques. "Il s'agit de réactions chimiques très spéciales, car elles peuvent changer d'état de manière dynamique", indique-t-il. En effet, selon les conditions, les liaisons covalentes basées sur le partage d'électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge électrique élémentaire de signe négatif. C'est un des...) entre deux atomes, oscillent parfois librement entre les atomes de soufre.

Traverser la membrane cellulaire

Les composés soufrés sont présents dans la nature, notamment dans la membrane des cellules eucaryotes, sur l'enveloppe des virus, sur les bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des...) ou les toxines. Un mécanisme d'absorption, médiée par les thiols qu'ils affichent permettrait le passage, très difficile autrement, de ces composés de l'extérieur vers l'intérieur de la cellule. Il y a quelques années, des études ont notamment montré que l'entrée du VIH et celle de la toxine (Une toxine est une substance toxique pour un ou plusieurs organismes vivants. Le Petit Larousse de 2009, toutefois, définit la toxine comme une « substance toxique...) diphtérique utilisaient un mécanisme impliquant des thiols. Une étape clé inclurait justement la liaison dynamique entre thiols et sulfures. "Tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) ce qui approche une cellule peut se connecter à ces liaisons dynamiques du soufre. Ces dernières permettent l'entrée du substrat dans la cellule soit par fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance...), soit par endocytose, ou encore par translocation directe à travers la membrane cellulaire", précise Stefan Matile.

À la recherche d'un inhibiteur

Lors du premier semi-confinement du printemps (Le printemps (du latin primus, premier, et tempus, temps, cette saison marquant autrefois le début de l'année) est l'une des quatre saisons des zones...) 2020, alors qu'il travaillait à l'écriture d'une revue bibliographique sur le sujet, le laboratoire de Stefan Matile s'est mis à la recherche d'inhibiteurs potentiels des liaisons thiols et sulfures, dans l'espoir d'identifier des antiviraux contre le SARS-CoV-2. Ses collaborateurs et collaboratrices ont ainsi passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur...) en revue plusieurs inhibiteurs potentiels en réalisant des tests d'inhibition de l'absorption cellulaire des molécules soufrées, marquées avec des sondes fluorescentes pour permettre d'identifier leur présence à l'intérieur des cellules par microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique plane de faible épaisseur) à travers le microscope. La microscopie permet de rendre visible des...) à fluorescence (La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par diverses formes d'excitation autres que la chaleur. (on parle parfois de « lumière froide »). Elle peut servir à caractériser un matériau.).

Des molécules jusqu'à 5000 fois plus efficaces que le réactif d'Ellman, généralement utilisé jusqu'ici, ont ainsi été identifiées. Fort du degré (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines suivants :) d'inhibition induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de recevoir l'induction de l'inducteur et de la transformer en électricité (générateur) ou en force (moteur).), le laboratoire a par la suite pris contact avec Neurix, une start-up genevoise, pour effectuer des tests anti-viraux. Pour ce faire, les scientifiques ont modifié des virus de laboratoire appelés lentivecteurs afin qu'ils expriment les protéines de l'enveloppe virale du SARS-CoV-2 de manière inoffensive et sécurisée. Un des inhibiteurs s'est avéré efficace pour bloquer l'entrée du virus dans des cellules in vitro (In vitro (en latin : « dans le verre ») signifie un test en tube, ou, plus généralement, en dehors de l'organisme vivant ou de la cellule. Un exemple est la...). "Ces résultats sont très préliminaires et il serait totalement spéculatif de dire que nous avons découvert un médicament (Un médicament est une substance ou une composition présentée comme possédant des propriétés curatives, préventives ou administrée en vue d'établir un diagnostic. Un médicament est le plus...) antiviral (Un antiviral désigne une molécule perturbant le cycle de réplication d'un ou de plusieurs virus, permettant ainsi de ralentir mais rarement d'arrêter une infection virale. C'est avec les vaccins et...) contre le coronavirus. Néanmoins, nous démontrons que l'absorption cellulaire médiée par les thiols pourrait être une piste intéressante pour le développement de futurs (Futurs est une collection de science-fiction des Éditions de l'Aurore.) antiviraux", conclut Stefan Matile.

Publication:
Cette recherche est publiée dansChemical Science, DOI: 10.1039/d0sc05447j

Contact:
Stefan Matile - Professeur ordinaire - Département de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations...) organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés organiques.) - Section de chimie et biochimie (La biochimie est la discipline scientifique qui étudie les réactions chimiques ayant lieu au sein des cellules.) Faculté des sciences, UNIGE
- Stefan.Matile at unige.ch