Certaines bactéries intestinales peuvent protéger contre l'infection par le SRAS-CoV-2

Certaines bactéries intestinales peuvent protéger contre l’infection par le SRAS-CoV-2

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  • Tous les humains ont un microbiome comprenant des milliers de micro-organismes, tels que des bactéries, des champignons et des virus, qui coexistent naturellement dans le corps.
  • Une équipe de scientifiques a décidé d’étudier si les bactéries du microbiome humain pouvaient inhiber le virus SARS-CoV-2.
  • Ils ont identifié trois métabolites bactériens du microbiome humain qui ont inhibé l’infection virale par le SRAS-CoV-2.
  • Remarquablement, ces métabolites bactériens naturels ressemblent à des médicaments que la Food and Drug Administration (FDA) a approuvés et que la recherche clinique explore comme traitements pour le COVID-19, le trouble obsessionnel-compulsif (TOC), ou les deux.

Les humains coexistent avec divers microbes qui vivent et se développent dans le corps mais ne causent pas de dommages. En fait, dans certains cas, les gens peuvent même tirer profit de leur présence.

Le corps héberge ces micro-organismes sur la peau, dans les voies respiratoires et dans tout le tractus gastro-intestinal.

Entrez dans la pandémie

Les chercheurs de l’Université Rockefeller s’intéressaient déjà aux petites molécules produites par les bactéries associées à l’homme et à leur effet sur les cellules hôtes du corps et les organismes cohabitant du microbiome. Ainsi, lorsque la pandémie a frappé New York, ils ont fait pivoter leurs divers laboratoires pour étudier les interactions du virus SARS-CoV-2 avec le microbiome humain.

Les scientifiques ont posé cette question : le microbiome humain peut-il produire des métabolites, ou de petites molécules, qui inhibent la croissance du virus SARS-CoV-2 ?

Dans un article de la revue mSphere, le premier auteur, le Dr Frank J. Piscotta, a collaboré avec l’auteur principal, le Dr Sean F. Brady, et une équipe de divers chimistes, biophysiciens moléculaires et virologues de l’Université Rockefeller pour aborder cette question complexe.

Le Dr Sean F. Brady, directeur du Laboratoire de petites molécules génétiquement codées de l’Université Rockefeller, a déclaré que l’équipe “s’attendait à quelque part entre zéro et quelques [results].”

3 bactéries peuvent réduire l’infection virale

Bien que des milliers de bactéries différentes forment le microbiome humain, les chercheurs ont choisi d’étudier un groupe diversifié et représentatif de 50 bactéries. Ils l’ont fait en isolant des composés bactériens et en testant leurs propriétés antivirales dans des cultures de cellules en laboratoire.

Les chercheurs ont rationalisé ces cultures pour trouver 10 bactéries qui ont réduit l’infection virale par le SRAS-CoV-2 de 10 %. Ils ont ensuite affiné ce groupe pour n’inclure que les bactéries dont les métabolites inhibaient la croissance virale de plus de 90 %.

Les chercheurs ont identifié trois métabolites majeurs avec une activité anti-SARS-CoV-2 :

  • une pyrazine appelée 2,5-bis(3-indolylméthyl)pyrazine (BIP)
  • une tryptamine agoniste des récepteurs de la 5-hydroxytryptamine (5-HTR)
  • un composé nommé N6-(Δ2-isopentényl) adénosine (IPA)

Les chercheurs ont testé les trois métabolites actifs anti-SARS-CoV-2 dérivés du microbiome pour leur activité contre un panel de virus à ARN, en plus du SARS-CoV-2. Ce panel comprenait le coronavirus saisonnier, le virus de la fièvre jaune et le virus parainfluenza humain 3.

Parmi ceux-ci, l’IPA a démontré l’activité antivirale la plus large. La tryptamine a de préférence inhibé les coronavirus, et le BIP avait un spectre similaire, légèrement plus limité, par rapport à l’IPA.

Entre autres découvertes importantes, les chercheurs de Rockefeller reconnaissent qu’à leur connaissance, il s’agit de la première étude à trouver des molécules spécifiques à activité antivirale produites par le microbiome humain.

Des médicaments imitant la nature

Le Dr Picotta, le professeur Brady et leurs collègues ont découvert des aspects surprenants des métabolites antiviraux produits par leur cohorte de bactéries étudiées. Les trois métabolites actifs possédaient des similitudes avec trois composés synthétiques dont les scientifiques ont observé qu’ils avaient des propriétés antivirales.

Ces composés sont des agents approuvés par la FDA qui ont été testés dans le cadre d’essais cliniques COVID-19 ou d’études observationnelles.

Les chercheurs ont identifié le mimétisme suivant entre la nature et les produits pharmaceutiques :

  • L’IPA est structurellement similaire au remdesivir, un médicament que les médecins utilisent pour traiter certaines infections graves au COVID-19.
  • La tryptamine est similaire à la sérotonine. La fluvoxamine, inhibiteur sélectif de la recapture de la sérotonine, est un médicament que les médecins utilisent généralement pour traiter le TOC.
  • Le BIP est parallèle aux aspects centraux de la structure du favipiravir, un médicament antiviral oral que les essais cliniques testent comme traitement de la maladie COVID-19 légère et en comparaison avec le remdesivir pour le traitement de la maladie modérée.

De plus, les chercheurs de Rockefeller ont observé que la capacité de la tryptamine à inhiber le SRAS-CoV-2 correspondait fortement aux observations d’études cliniques montrant que les personnes qui prenaient de la fluvoxamine avaient amélioré les résultats du COVID-19.

Lorsque MNT a demandé comment les métabolites naturels et les drogues synthétiques pouvaient avoir une structure si similaire, le Dr Brady a expliqué :

« Une hypothèse est que les scientifiques/chimistes se sont inspirés de la nature pour développer des médicaments depuis très longtemps. Et donc, on pourrait dire que c’est intégré au système de développement de médicaments : des inspirations naturelles.

“L’autre possibilité est qu’il existe un nombre limité de chimies simples qui inhibent les virus, et qu’elles soient identifiées par des chimistes synthétiques ou par nature, les molécules peuvent finir par être les mêmes classes structurelles générales – une sorte de convergence intellectuelle”, il ajouta.

Le microbiome peut expliquer différents résultats de COVID-19

Concernant la façon dont le microbiome interagit avec la physiologie humaine, le Dr David Gozal, professeur et pneumologue à l’Université du Missouri en Colombie, a déclaré au MNT que les résultats n’étaient pas inattendus.

“Il ne devrait pas être surprenant que dans un écosystème tel que le microbiome, il y ait des produits microbiens qui restreignent la dominance d’autres microbes de manière à permettre un équilibre et une coexistence” pacifique “”, a-t-il déclaré. “Lorsque de nouveaux envahisseurs apparaissent, ces systèmes développés de manière évolutive se rallieront pour éliminer l’envahisseur ou permettre son incorporation dans l’écosystème sous contrôle afin de ne pas mettre en péril le reste des communautés qui y vivent”, a-t-il expliqué.

La recherche pourrait avoir des implications futures pour le traitement des infections virales, en particulier le SRAS-CoV-2.

« En explorant les composés spécifiques d’origine microbienne qui présentent une activité antivirale efficace contre le SRAS-CoV-2, nous pouvons potentiellement créer des mimiques chimiques qui auront une applicabilité dans le traitement de cette pandémie », a déclaré le Dr Gozal.

Il a déclaré que cela pourrait également permettre aux scientifiques de mieux comprendre si les microbiomes qui peuvent produire ces composés spécifiques “permettent une résistance spécifique à l’infection et modifient la sensibilité individuelle aux maladies causées par le nouveau coronavirus”.

“En d’autres termes, une partie de la variance phénotypique de la maladie COVID-19 peut résider dans le microbiome des individus infectés, en plus d’autres facteurs qui ont été explorés à ce jour – la génétique, les lymphocytes T, etc.”

– Dr David Gozal

Grandes questions, petites molécules

MNT a interrogé le Dr Sean Brady sur le message à retenir du travail d’équipe multidisciplinaire du Dr Piscotta et de l’Université Rockefeller. Le Dr Brady a répondu :

« L’idée était d’explorer si le microbiome humain produit des molécules qui pourraient inhiber l’infection virale. Nos études indiquent qu’il produit certainement un certain nombre de ces molécules. Cependant, à ce stade, nous ne savons pas s’il existe un rôle écologique pour le microbiome dans le contrôle ou l’atténuation de l’infection par de petites molécules.

Il a souligné qu’il peut s’agir de “découvertes aléatoires” qui n’ont pas grand-chose à voir avec ce qui se passe sur le plan écologique. “Le microbiome humain peut produire un répertoire si large de petites molécules structurellement diverses que certaines inhibent l’infection virale”, a-t-il déclaré.

“La question intéressante à poser maintenant est de savoir si notre étude représente des découvertes fortuites de molécules qui inhibent l’infection virale, ou nous dit-elle quelque chose sur ce qui se passe sur le plan écologique?”

– Dr Sean Brady

Le Dr Brady a averti qu’il était important de ne pas trop simplifier les résultats de l’étude et que le travail de l’équipe présente un premier ensemble d’expériences.

Cependant, il a reconnu que la recherche pourrait ouvrir une nouvelle voie d’enquête pour le développement de produits pharmaceutiques.

“Le jury ne sait toujours pas si la chimie du microbiome humain va être radicalement différente de celle que nous avons déjà explorée dans les bactéries d’autres microbiomes. Il y a des raisons de croire qu’il pourrait y avoir une nouvelle chimie. C’est un nouvel environnement où les bactéries interagissent avec l’hôte humain, ce qui est très différent des bactéries d’autres environnements comme le sol, d’où proviennent de nombreux médicaments utilisés aujourd’hui », a déclaré le Dr Brady.

Le Dr Brady a conclu que les résultats justifient une enquête supplémentaire sur le rôle de ces métabolites dans les interactions hôte-microbiome. Il a ajouté qu’il était probable que de nouvelles recherches révéleraient de nouvelles petites molécules dans le microbiome humain qui avaient une activité antivirale.

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