• Langue : Français
• Discipline : Virologie
• Identifiant : 2024ULILS047
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 01/10/2024

Résumé en langue originale

La pandémie de SARS-CoV-2 a souligné le besoin d’antiviraux à large spectre. Quatre ans après le début de la pandémie, les solutions thérapeutiques restent limitées. Seuls deux antiviraux à action directe sont autorisés en France : l’association nirmatrelvir/ritonavir,inhibitrice de protéase et le remdesivir, inhibiteur de polymérase virale.Le laboratoire s’attache à trouver de nouvelles molécules antivirales d’origine naturelle car les plantes, riches en molécules bioactives, sont relativement peu exploitées. En collaboration avec le Laboratoire de Pharmacognosie de la Faculté de Pharmacie de Lille, nous criblons des extraits de plantes et des molécules isolées de plantes contre les coronavirus humains (HCoV). Un criblage a révélé que l’hyperforine, métabolite majeur de l’Hypericum perforatum L. (SJW), millepertuis perforé, pourrait avoir une activité antivirale. Il s’agit d’une plante très étudiée pour ses propriétés antidépressives et des études in vivo suggèrent l’innocuité des extraits de SJW. De plus, un deuxième métabolite est très décrit, l’hypericine.Mes travaux de thèse ont donc porté sur la caractérisation de l’activité antivirale de SJW et de ses deux métabolites contre les HCoV.En ce qui concerne l’hypericine, nos résultats ont corroboré les données présentes dans la littérature : une activité antivirale dépendante de la lumière est décrite contre plusieurs virus enveloppés comme le cytomégalovirus murin, les virus de l’herpès simplex de type 1 et 2 ou le virus de l’immunodéficience humaine de type 1. Nos résultats ont montré pour la première fois une activité antivirale dépendante de la lumière contre HCoV-229E :l’hypericine agit sur l’entrée virale en ciblant directement la particule virale. Néanmoins, saphototoxicité déjà mise en exergue dans des essais cliniques compromet son développement comme candidat-médicament.Concernant l’hyperforine, il s’agit de la première étude décrivant une activité antivirale pour cette molécule. Nos tests de dose-réponse mettent en lumière une activité antivirale pan-coronavirus avec des IC50 (concentration inhibant 50% de l’infection) de l’ordre dunanomolaire contre les variants du SARS-CoV-2 (0,22 à 0,98 nM), et de l’ordre du micromolaire contre HCoV-229E (1,10 μM), SARS-CoV (1,01 μM) et MERS-CoV (2,55 μM) sans cytotoxicité aux concentrations actives. Ces concentrations sont cohérentes avec les concentrations circulantes décrites dans des études de pharmacocinétique de l’hyperforine déjà publiées. Ces résultats ont été confirmés en cellules épithéliales primaires respiratoires cultivées en interface air-liquide où l’hyperforine induit une inhibition de l’infection par SARS-CoV-2 etHCoV-229E. Pour initier l’étude de son mécanisme d’action, des tests de cinétique ont été menés et ont révélé qu’elle agit sur une étape post-entrée virale, résultat corroboré par des tests sur pseudoparticules rétrovirales. Par ailleurs, l’analyse en RT-qPCR de l’ARN viral intracellulaire et extracellulaire indique que l’hyperforine inhiberait la réplication virale. Enfin,une activité antivirale a été observée contre le virus de la fièvre jaune suggérant qu’elle pourrait avoir une activité à large spectre et pourrait donc inhiber une voie cellulaire plutôt qu’une cible virale. L’hyperforine a récemment été décrite comme inducteur de la voie hèmeoxygénase 1 (HO-1). Cependant, l’utilisation d’ARN interférents ciblant HO-1 n’a pas impacté son activité antivirale, montrant ainsi que l’activité antivirale de l’hyperforine serait indépendante de HO-1.L’ensemble de nos résultats révèle que l’hyperforine est un candidat antiviral potentiel contre les HCoV actuels et futurs. Toutefois, son activité antivirale reste à démontrer in vivo et des études complémentaires sont nécessaires pour mieux comprendre son mécanisme d’action, comme des analyses transcriptomiques et protéomiques qui donneraient un aperçu des voies cellulaires modulées par l’hyperforine.

Résumé traduit

The SARS-CoV-2 pandemic highlighted the need for broad-spectrum antivirals. Fouryears after the start of the pandemic, therapeutic alternatives remain limited. Only two directacting antivirals are approved in France: the protease inhibitor nirmatrelvir/ritonavir and the viral polymerase inhibitor remdesivir. The laboratory is committed to finding new antiviral molecules of natural origin, as plants, which are rich in bioactive molecules, are relatively under-exploited. In collaboration with the Pharmacognosy Laboratory of the Faculty of Pharmacy of ULille, we have screened plant extracts and isolated molecules from plants against human coronaviruses (HCoV). One screening revealed that hyperforin, a major metabolite of Hypericum perforatum L., St John'swort (SJW), could have antiviral activity. This plant has been extensively studied for its antidepressant properties, and in vivo studies suggest the safety of SJW extracts. In addition,an antiviral activity was observed with a second metabolite, hypericin. This molecule has been widely described in the literature. Therefore, my thesis focused on the characterization of theantiviral activity of SJW and its two metabolites against HCoV.On the one hand, our results confirmed the data available in the literature for hypericin: a light-dependent antiviral activity has been described against several enveloped viruses such as murine cytomegalovirus, herpes simplex viruses type 1 and 2, and human immunodeficiency virus type 1. Our results demonstrate for the first time a light-dependent antiviral activity against HCoV-229E: hypericin acts on viral entry by directly targeting the viral particle. However, its phototoxicity, which has already been demonstrated in clinical trials,hinders its development as a drug candidate.On the other hand, this is the first study to describe antiviral activity for hyperforin. Our dose-response assays highlight pan-coronavirus antiviral activity, with IC50 (concentration inhibiting 50% of infection) in the nanomolar range against SARS-CoV-2 variants (0.22 to 0.98nM), and in the micromolar range against HCoV-229E (1.10 μM), SARS-CoV (1.01 μM) andMERS-CoV (2.55 μM), with no cytotoxicity at active concentrations. These concentrations areconsistent with circulating concentrations described in previously published hyperforin pharmacokinetic studies. These results were confirmed in primary respiratory epithelial cells cultured in an air-liquid interface, where hyperforin induced inhibition of infection by SARSCoV-2 and HCoV-229E. To initiate the study of its mechanism of action, kinetic assays were performed and showed that it acts on a post-viral entry step, a result corroborated by tests on retroviral pseudoparticles. In addition, RT-qPCR analysis of intracellular and extracellular viral RNA indicates that hyperforin inhibits viral replication. Finally, antiviral activity was observed against the yellow fever virus, suggesting that it may have broad-spectrum activity and therefore may inhibit a cellular pathway rather than a viral target. Hyperforin has recently been described as an inducer of the heme oxygenase-1(HO-1) pathway. However, the use of interfering RNA targeting HO-1 had no effect on its antiviral activity, demonstrating that the antiviral activity of hyperforin is independent of HO-1.Taken together, our results demonstrate that hyperforin is a potential antiviral candidate against current and future HCoV. However, its antiviral activity remains to be demonstrated in vivo, and further studies are needed to better understand its mechanism of action, such as transcriptomic and proteomic analyses that would provide insight into the cellular pathways modulated by hyperforin.