Les nucléases virales comme cibles thérapeutiques – PaNuVi

Les Bunyavirales et les Arenaviridae sont des virus à ARN monocaténaire à brin négatif segmenté (sNSV) comprenant de nombreux agents pathogènes humains négligés et/ou émergents (par exemple le virus de la fièvre de lassa (LASV), le virus Junin (JUNV), le virus de la vallée du Rift (RVFV), la fièvre hémorragique de Crimée-Congo (CCHF) et le virus Hantaan. Le manque actuel de vaccin et les options thérapeutiques limitées font le développement de médicaments une priorité actuelle.
Le projet répondra à ce besoin de traitement antiviral avec une nouvelle stratégie basée sur l'inhibition de l'activité endonucléase (EndoN) essentielle pour la réplication des arena- et bunyavirus et parallèlement à l'activité exonucléase (ExoN) qu’utilisent les arénavirus pour échapper au système immunitaire. Ces deux activités sont très spécifiques, absentes dans la biochimie cellulaire, et sont donc des cibles idéales pour développer des antiviraux, en limitant les éventuelles interactions croisées avec des enzymes cellulaires.
Récemment, plusieurs domaines EndoNs d’arénavirus (LASV, LCMV) et bunyavirus (LACV, Toscana, Hantaan), ainsi que l'ExoN du virus Mopiea, ont été structurellement et fonctionnellement caractérisés par les partenaires(1,2,3) de cette proposition, montrant que les EndoNs ont une architecture similaire et que l'hydrolyse du substrat ARN par les EndoN et ExoN suit un mécanisme équivalent impliquant deux ions métalliques dans une triade catalytique.
Notre programme vise à générer une « chimiothèque d’antiviraux pan-genus» contre les arena- et les bunya-virus. Pour ce faire, nous proposons une approche multidisciplinaire, de synthèse de composés en appliquant une batterie de techniques de pointe en, chimie, biochimie, biologie structurale et virologie pour identifier et optimiser les composés. Nous avons déjà développé un test fonctionnel in vitro fluorescent compatible en HTS pour l'activité EndoN. Après criblage, les composés hits subiront des cycles successifs d'activité et de caractérisation d'affinité suivis d'une optimisation guidée par la structure 3D. Les candidats les plus prometteurs seront ensuite testés sur des virus dans des cultures de cellules infectées pour évaluer leur pouvoir inhibiteur et leur toxicité. Cette approche, du criblage biochimique in vitro à l'infection virale in cellula, nous permettra d'améliorer rationnellement les composés et d'identifier à termes des candidats ayant des propriétés drug-like.
Le projet est fortement soutenu par l'expertise et la complémentarité des partenaires (chimie, biochimie, cristallographie et virologie cellulaire), et des résultats préliminaires prometteurs. En effet, par des études structurales et fonctionnelles, nous avons déjà identifié une classe de composés ciblant les ions métalliques pour lier spécifiquement les sites catalytiques de EndoNs et ExoN(4). Les résultats montrent une bonne affinité, une inhibition de la cible et une activité dans les cellules infectées avec un profil de toxicité acceptable. C'est déjà une base optimale pour les prochaines étapes de développement de composés plus spécifiques et plus actifs. L’expertise large du projet augmentera les chances de succès et accélérera le processus de développement.

1. M. Saez-Ayala, et al. Crystal structures of LCMV endonuclease domain complexed with diketo acid ligands. IUCrJ, 2018, DOI: doi.org/10.1107/S2052252518001021, In Press.
2. J. Reguera, et al. Comparative structural and functional analysis of Bunyavirus and Arenavirus cap-snatching endonucleases. PLoS Pathog, 2016, 12, e1005636.
3. E. Yekwa, et al. Activity inhibition and crystal polymorphism induced by active-site metal swapping. Acta Crystallogr D 2017, D73, 641-649.
4. M. Saez-Ayala, E. Laban Yekwa, C. Mondielli, L. Roux, F. Bailly, P. Cotelle, D. Rogolino, B. Canard, S. Emonet, F. Ferron and K. Alvarez. Metal chelators for the inhibtion of the lymphocytic choriomeningitis virus endonuclease domain. Antiviral Res, 2018, in review.