COVID 19 : Qu’est-ce que l’Hydroxychloroquine

L’hydroxychloroquine (HCQ) est un médicament (commercialisé sous forme de sulfate d'hydroxychloroquine sous les noms de marque Plaquenil, Axemal (en Inde), Dolquine et Quensyl) indiqué en rhumatologie dans le traitement de la polyarthrite rhumatoïde et du lupus érythémateux disséminé pour ses propriétés anti-inflammatoires et immunomodulatrices2. Il est inscrit sur la liste des médicaments essentiels de l'OMS. En 2020, cette molécule est également le sujet de recherches dans le contexte de la lutte contre le coronavirus SARS-CoV-2.

L’hydroxychloroquine (HCQ) est un médicament (commercialisé sous forme de sulfate d’hydroxychloroquine sous les noms de marque Plaquenil, Axemal (en Inde), Dolquine et Quensyl) indiqué en rhumatologie dans le traitement de la polyarthrite rhumatoïde et du lupus érythémateux disséminé pour ses propriétés anti-inflammatoires et immunomodulatrices2. Il est inscrit sur la liste des médicaments essentiels de l’OMS. En 2020, cette molécule est également le sujet de recherches dans le contexte de la lutte contre le coronavirus SARS-CoV-2.


Dans cette nouvelle rubrique sur le covid essayons de comprendre en quelques minutes les études cliniques sur la chloroquine et sa complexité.

Bien évidemment nous ne pourrons entrer dans le détail en 5min, cependant ces quelques minutes suffisent pour en saisir toute la complexité.

Tout d’abord vous voyez à l’écran le site des tests cliniques au niveau mondial. On voit apparaitre de façon claire que le monde scientifique s’est uni pour trouver une solution à une pandémie qui a touché l’humanité tout entière.

Ce que l’on voit apparaitre quand on regarde ce site à première vue, en haut à droite ;

 Que l’hydroxy-chloroquine est en seconde position des tests cliniques au niveau mondiale et en troisième position l’approche dite non-conventionnelle ou thérapie alternative. Une preuve qu’en dehors de l’Europe beaucoup ont bien compris qu’il fallait ouvrir le champ des possibles et que les médecines traditionnelles ont une base de données de pratique qui va bien au-delà de la médecine conventionnelle.

Ce n’est pas notre sujet d’aujourd’hui, nous y reviendrons, restons sur l’hydroxychloroquine.

Cette molécule comme vous l’avez entendu comme moi, est une molécule connue et utilisé depuis plusieurs décennies.

L’hydroxychloroquine (HCQ) est un médicament (commercialisé sous forme de sulfate d’hydroxychloroquine sous les noms de marque Plaquenil, Axemal (en Inde), Dolquine et Quensyl) indiqué en rhumatologie dans le traitement de la polyarthrite rhumatoïde et du lupus érythémateux disséminé pour ses propriétés anti-inflammatoires et immunomodulatrices. Il est inscrit sur la liste des médicaments essentiels de l’OMS. En 2020, cette molécule est également le sujet de recherches dans le contexte de la lutte contre le coronavirus SARS-CoV-2.

L’hydroxychloroquine est chimiquement apparentée à deux autres antipaludéens : la quinacrine et la chloroquine. Elle partage avec cette dernière une structure de type 4-amino-quinoléine et ne diffère que par un groupe hydroxyle (OH) en bout de chaîne. Elle se présente également sous la forme de deux énantiomères car elle est chirale. En effet, l’atome de carbone en α de l’amine et qui porte un substituant méthyle est asymétrique comme dans la chloroquine. Sa stéréosélectivité est vraisemblablement identique.

La chloroquine (ou chloroquinine) est un antipaludique de la famille des 4-aminoquinoléines qui a été largement commercialisée sous forme de sels (sulfate ou phosphate). Avec la quinine, dont elle est un substitut synthétique, et l’hydroxy-chloroquine, une molécule qui lui est proche, elle est le traitement qui a été le plus employé contre le paludisme, en préventif comme en curatif. Elle est aussi très utilisée contre des maladies auto-immunes telles que le lupus et des maladies rhumatoïdes telles que la polyarthrite rhumatoïde. Elle montre in vitro des effets antiviraux, mais qu’on n’arrive pas ou mal à reproduire in vivo.

On voit sur la figure les énantiomères de la chloroquine R et S

 L’hydroxy-chloroquine qui ne diffère que par la fonction OH en bout de chaine est de même structure chirale que la chloroquine.

Alors petite parenthèse rapide tout de même pour ne pas oublier que ces molécules dérivées sont issues de la quinine, La quinine est un alcaloïde naturel antipyrétique, analgésique et surtout, antipaludique. Extraite du quinquina, un arbuste originaire d’Amérique du Sud, elle était utilisée pour la prévention du paludisme (ou « malaria ») avant d’être supplantée par ses dérivés : quinacrine, chloroquine, et primaquine.

Figure de la quinine

Les quinquinas sont des arbres de la Cordillère des Andes poussant en haute altitude. Ils font partie du genre Cinchona parmi lequel seuls le quinquina rouge et le quinquina jaune ont des propriétés antipaludiques ; le quinquina gris paradoxalement appelé Cinchona officinalis, voire tout simplement quinquina est dénué de ces propriétés.

Revenons à notre sujet sans trop s’éparpiller.

L’HCQ est une molécule de la famille des amino-quinoléine,

Alors pourquoi utiliser cette molécule, il faut revenir à nos vidéos antérieurs sur la protéine spike.

Qu’avons-nous dit, que cette protéine de pointe fusionnait avec le cytoplasme de la cellule afin de pénétrer dans la cellule et qu’elle utilisait les récepteurs ACE2 de ces mêmes cellules.

De façon générale, la chloroquine et ses dérivés sont capables de réduire l’acidification des lysosomes, qui dit réduire dit augmentation du Ph, et il faut bien saisir que l’acidité des lysosomes est essentielle pour que l’« autophagie » des cellules puisse se faire de façon optimale.

Donc l’hydroxy-chloroquine qui participe à augmenter le Ph de façon très fine est une des propriétés antivirales qu’on lui doit, car comme nous venons de le dire la fusion du virus via la protéine spike et le cytoplasme se fait en milieu acide très fin, cette endocytose ne peut justement se faire que dans des conditions acides très particulières. Par conséquent, toute incapacité à obtenir le pH idéal peut bloquer la fusion des membranes et donc empêcher l’entrée du virus dans la cellule.

Ce mode d’action expliquerait donc le spectre antiviral potentiellement assez large de l’(hydroxy)chloroquine. 

On voit donc que la fusion du virus dans le cytoplasme de la cellule lui permettant de pénétrer n’est pas aussi simple qu’on le croit.

Certaines études comme celle de 2005 nous précise justement que l’endocytose est probablement le cheval de Troie des infections virales.

Dans cette étude on a pu montré qu’un virus, le virus de la stomatite vésiculaire ou vesicular somatitis virus (VSV), a pris avantage des vésicules internes de l’endosome pour infecter les cellules efficacement [3]. VSV est un virus à enveloppe qui entre dans les cellules via la voie de l’endocytose. Une fois internalisé, l’enveloppe du virus fusionne avec la membrane des endosomes. Cette fusion est due au changement de conformation d’une protéine virale de surface sensible au pH acide des endosomes. À la suite de la fusion, VSV libère sa nucléocapside (ARN et nucléoprotéines) dans le cytosol de la cellule où l’ARN est répliqué [4]

Image d’une cellule avec le cytosol

L’étude a montré que, contrairement à ce que l’on aurait pu penser, la fusion du virus avec les membranes endosomiques et la libération de la nucléocapside dans le cytoplasme se déroulent en deux temps, à deux étapes différentes de l’endocytose. En effet, la fusion virale se produit déjà dans les ECV tandis que la nucléocapside n’est libérée qu’à partir des endosomes tardifs (Figure 1).

Par microscopie électronique, il a été observé que le virus fusionne majoritairement avec les membranes internes des ECV, ainsi la nucléocapside se cache dans les vésicules internes des ECV – un espace topologiquement équivalent au cytoplasme – mais non continu avec celui-ci (Figure 1).

Pour le virus, la fusion entre membranes internes et limitantes lui permet d’éviter d’être dégradé dans les lysosomes. VSV se sert donc des endosomes comme cheval de Troie, ce qui lui permet d’atteindre la région périnucléaire tout en évitant la barrière du cytosquelette d’actine.

Trafic de VSV jusqu’aux endosomes tardifs. Modèle: après internalisation, VSV (vesicular somatitis virus) atteint chronologiquement les endosomes précoces (EP), les ECV endosome vésiculaire (endosomal carrier vesicles) puis les endosomes tardifs (ET). Le pH acide des ECV induit la fusion du virus avec les membranes endosomiques. Après fusion, la nucléocapside se retrouve dans les vésicules internes des ECV. À cette étape, les membranes internes et limitantes ne peuvent encore interagir. Une fois arrivées dans les endosomes tardifs, les vésicules internes contenant les nucléocapsides fusionnent avec la membrane limitante et libèrent ainsi les nucléocapsides dans le cytoplasme où l’ARN viral est répliqué. Dans les endosomes tardifs, la dynamique membranaire est contrôlée par les phospholipides LBPA et PtdIns(3)P et leurs effecteurs respectifs Alix et Snx-16.

Alors que sont les actines, arrêtons-nous quelques instants à ce sujet pour aller un peu plus dans la compréhension du virus dans la cellule. :

Le cytosquelette est un réseau complexe de filaments protéiques s’étendant dans tout le cytoplasme, et organisant celui-ci, permettant aux cellules eucaryotes de s’adapter à une grande variété de changements morphologiques, d’effectuer des mouvements coordonnés. Le cytosquelette est constitué de trois types de filaments protéiques : les microfilaments d’actine (7 à 9 nm de diamètre), les microtubules (25 nm de diamètre) et les filaments intermédiaires (10 nm de diamètre).

LES MICROFILAMENTS D’ACTINE

L’actine est la protéine intracellulaire prépondérante dans la cellule eucaryote, et représente, selon les types cellulaires, de 1 à 10% de la quantité totale des protéines cellulaires, pour une concentration dans le cytosol de l’ordre du milli-molaire. Cette protéine de taille moyenne (375 acides aminés) se présente dans la cellule soit sous forme de monomère globulaire (actine G) soit sous forme de polymère (actine F). Le microfilament d’actine F, d’un diamètre de 7 à 9 nm, est une structure polaire, avec une extrémité à croissance rapide (appelée “+”) et une extrémité à croissance lente (“-“). La polymérisation de l’actine G en micro filaments d’actine F est amorcée par l’ajout d’ions Mg2+, K + ou Na+, selon un processus réversible, l’actine F se dépolymérisant quand on abaisse la force ionique de la solution. Dans la cellule, il existe un équilibre dynamique entre la forme monomérique (G) d’actine et la forme filamenteuse (F), le passage de l’actine G à l’actine F étant régulé par des protéines associées à l’actine, en réponse à différents stimuli.


Le réseau d’actine est localisé d’une part juste sous la membrane plasmique, où il constitue un maillage bi-dimensionnel associé à la membrane, et au sein de la cellule, où il constitue un réseau tri-dimensionnel conférant un aspect gélatineux au cytosol. De nombreuses protéines interagissant avec l’actine ont été identifiées : elles sont impliquées dans des fonctions aussi diverses que la consolidation des filaments (ex: tropomyosine), la formation de faisceaux de filaments ou “bundles” (ex: fimbrine), la fragmentation des filaments (ex: gelsoline), le mouvement des vésicules sur les filaments (ex: myosine II) ou encore l’ancrage des filaments à la membrane plasmique (ex: spectrine). Tous ces jeux de protéines liant l’actine peuvent agir de façon coopérative pour engendrer les mouvements de la surface cellulaire, la phagocytose et la locomotion cellulaire.

ROLE DU CYTOSQUELETTE DANS LE TRANSPORT VIRAL

De la périphérie vers le centre de la cellule : transport rétrograde
Les virus pénètrent dans la cellule par fusion de leur enveloppe virale avec la membrane plasmique ou, dans le cas d’endocytose récepteur-dépendante, par libération de la capside virale à partir de l’endosome. Pour beaucoup de virus, les étapes précoces de transport impliquent le réseau d’actine (ex : vaccine, VIH). Mais le transport vers le centre cellulaire (et pour nombre de virus, vers le noyau) implique l’utilisation du réseau microtubulaire. De nombreux virus utilisent dans ce cadre un transport rétrograde le long des microtubules, impliquant la dynéine cytoplasmique. Ceci a pu être démontré initialement pour le virus herpès simplex 1 (HSV -1), notamment par des expériences de dépolymérisation de microtubules, de colocalisation en immunocytochimie ou de vidéo-microscopie.

Sur un modèle d’axone géant de calmar, Bearer et al. Ont pu évaluer la vitesse d’un tel transport, 2.2 mm/sec., ce qui est compatible avec le transport rétrograde médié par la dynéine. Différentes approches ont montré l’implication des protéines du tégument du virus dans l’interaction avec la dynéine. Ces données ont été confortées par la découverte, pour d’autres virus, de protéines virales capables d’interagir avec une sous-unité de la dynéine, comme par exemple l’interaction de la phosphoprotéine du virus rabique avec la sous-unité LC8 de la dynéine (Jacob et al., 2000). La sous-unité LC8 de la dynéine est également impliquée dans le transport du virus ASFV (African Swine Fever Virus) (Alonso et al., 2001).

Du centre de la cellule vers la périphérie : transport antérograde


Ce type de transport est requis pour la libération des virions néoformés. Il n’est pas indispensable dans le cas de virus libérés par lyse cellulaire. En revanche, dans le cas de bourgeonnement viral à la membrane plasmique, le réseau microtubulaire sera utilisé, par l’intermédiaire de moteurs du transport antérograde de la famille des kinésines. Ainsi, il a été démontré que le virus HSV -1 utilisait le réseau microtubulaire dans les stades tardifs de l’infection pour sa libération à la périphérie du neurone (Miranda-Saskena, 2000). De même, le rétrovirus MuL V (Murine Leukemia Virus), est capable, par l’intermédiaire de la protéine structurale de capside Gag, de se lier à un moteur de type kinésine (KIF4) pour être acheminé du centrosome vers la périphérie (Kim et al., 1998). Ce rôle de la protéine Gag a également été démontré pour les virus HIV et SIV, pour un transport le long des microtubules, avant de faire intervenir le réseau d’actine au voisinage de la membrane plasmique pour permettre le bourgeonnement. Dans un tel contexte, le transport dépendant des microtubules concernerait plutôt le transport sur de longues distances dans la cellule, tandis que le réseau d’actine interviendrait dans les transports sur de courtes distances, notamment en ce qui concerne les phases de bourgeonnement viral. Un cas singulier est cependant fourni par le virus de la vaccine, qui est capable d’être propulsé par de véritables “comètes” d’actine, en utilisant la polymérisation de cette dernière (Wolffe et al., 1997), à l’instar de ce qui a été observé pour des bactéries intra-cellulaires telle Listeria ou Shigella, mais pourrait également utiliser le réseau microtubulaire pour être transporté vers la périphérie (Hollinshead et al., 2001).

Pour résumer :

Représentation schématique des différentes étapes du transport viral intra-cellulaire

ALTERATIONS VIRO-INDUlTES DU CYTOSQUELETTE

Outre les effets du cytosquelette dans le cycle viral, notamment dans le transport viral, l’infection d’une cellule par un virus peut se traduire par une altération du cytosquelette. Quelques exemples de telles altérations sont :

Un autre exemple d’altération du réseau d’actine concerne une action directe de l’infection sur la polymérisation de l’actine : l’infection par le cytomégalovirus est capable de désorganiser le cytosquelette d’actine par dépolymérisation des microfilaments d’actine (Jones, 1986). Altérations du réseau microtubulaire.
Les microtubules sont une cible pour de nombreux virus; un des exemples les mieux étudiés est l’infection par le virus de la vaccine. Ce dernier est capable d’altérer les fonctions du centrosome, provoquant une réorganisation du réseau microtubulaire (Ploubidou et al., 2000).

Image en microscopie à fluorescence (Ploubidou & Way,2001)
a- Microtubule de cellules non infectées
b- Actine de cellules non infectées
c- Microtubule de cellules infectées par le virus de la Vaccine
d- Actine de cellules infectées par le virus de la vaccine

Conclusion, l’hydroxychloroquine, une molécule très contestée qui cependant utilisé depuis des décennies dans les pathologies virales nous permet de mieux comprendre le mécanisme d’action de fusion de la capside avec la membrane cellulaire, bien évidemment via la protéine spike et les récepteurs ACE2.

On comprend parfaitement dans les études cliniques mondiales la seconde position de l’hydrochloroquine dans la recherche d’un traitement préventif ou curatif.

Site web tests cliniques

Il ressort que la chloroquine (CQ) et l’hydroxychloroquine (HCQ) ont la caractéristique chimique d’être des bases faibles qui peuvent élever le pH intracellulaire des organelles acides comme les endosomes ou les lysosomes qui sont indispensables pour que fusion membranaire ait lieu. Comme cette acidification est cruciale pour la maturation et le fonctionnement des endosomes, CQ et HCQ aptes à élever le pH du lysosome de 4,5 à 6,5 à une concentration de 100 µM bloquerait la maturation de l’endosome à une étape intermédiaire de l’endocytose. Ceci aurait pour conséquence l’impossibilité de transporter les virions en milieu intracellulaire. On sait aussi que CQ pourrait également inhiber l’entrée du SARS-CoV dans la cellule en modifiant la glycosylation des récepteurs ACE2 (Angiotensin Converting Enzyme 2) ou des protubérances protéiques. Les récepteurs ACE2 qui s’expriment dans certaines cellules du cœur et des reins sont en fait les points d’entrée dans les cellules humaines de certains coronavirus comme le SARS-CoV-2, ce qui explique la très forte mortalité observée chez les personnes faisant de l’hypertension ou ayant une fragilité cardiaque et/ou rénale.


Pour terminer et résumer nous avons pu évoquer dans cette vidéo plusieurs points :

Du fait que la chloroquine et l’hydroxy-chloroquine sont de la même famille chimique

Nous avons rappelé la fusion entre la protéine Spike et le récepteur ACE2 et de quelle façon cela s’opérait :

  • D’une part par la variation du Ph
  • D’autre part en utilisant le réseau des filaments qui composent le cytosquelette, dont les filaments d’actine
  • Que cette fusion se fait via les endosomes
  • Qu’il y avait modification de la forme du cytosquelette de la cellule

Comme nous l’avons précisé :

  • Le cytosquelette est un Assemblage de protéine lui donnant sa forme avec celle de la membrane, c’est l’ossature de la cellule.
  • Ce cytosquelette bouge il est dynamique dans le temps, c’est un assemblage instable, l’entrer d’un virus comme nous l’avons expliqué ne peut que perturber d’avantage le cytosquelette
  • Comme nous l’avons précisé aussi, ces filaments qui composent ce cytosquelette sont partout dans la cellule, dans la membrane, le cytoplasme, et le noyau
  • Le cytosquelette à plusieurs rôles dont celui de donner la forme à la cellule
  • Et nous avons pu montrer que l’entrée du virus dans la cellule modifiait sa forme
  • Ce qu’on a vu aussi, il assure un rôle de transport vers l’intérieur de la cellule et dans toute la cellule, le virus utilise ce réseau
  • le virus a donc des rails pour se déplacer pour une utiliser une image pour mieux saisir notre propos
  • Il sert aussi au déplacement de la cellule et aux contractions musculaires

Nous ne sommes pas entrés dans les détails de ces filaments, mais une simple parenthèse, concernant les filaments intermédiaires sont différents d’une cellule à une autre elle signe le type de cellule, ces signatures permettent pour d’identifier le type de cancer : poumon, prostate, cerveau

Comme vous avez pu le constater nous insistons sur la forme de la cellule… probablement une piste de recherche, car quand tout système perd son état d’équilibre il lui faut de l’énergie pour retrouver cet état d’équilibre

L’HQC dans ses mécanismes d’action à au moins pour premier rôle d’empêcher l’entrée du virus dans la cellule ce qui permet à la cellule de préserver son intégrité et son équilibre dynamique.

BIBLIOGRAPHIE:

Revues récentes sur les interactions virus-cytosquelette :
Ploubidou & Way, « Viral transport and the cytoskeleton» ; CurT. Opin. Cell Biol., 2001 ; 13 ; 97-105
Lecellier et al., « Le cytosquelette et les virus, ou comment se déplacer dans une cellule » ; Virologie (janvier 2002).


Alonso et al., J. Virol., 2001, 75, 9819-9827
Bearer et al., Proc. Nat! Acad. Sci. USA, 2000, 97, 8146-8150
Hollinshead et al., J. Cell Biol., 2001, 154, 389-402
Jacob et al., J. Virol., 2000, 74, 10217-10222
Kim et al., J. Virol., 1998, 72, 6898-6901
Miranda-Saksena et al., J. Virol., 2000, 74, 1827-1839
Wolffe et al., J. Virol., 1997,71,3904-3915

Altérations viro-induites du cytosquelette:
Ben-Ze’ev, Mol. Cell. Biol., 1984, 4
Ceccaldi et al., J. Gen. Virol., 1997,78,2831-2835
Jones et al., Eur. J. Cell Biol., 1986,41,304-312
Ploubidou et al., EMBO J., 2000, 19, 3932-3944

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