Référence : Scientific Reports 2025. — PMC11982357 · DOI 10.1038/s41598-025-96417-5 Type : Article de recherche original (étude in vitro + docking moléculaire) · Plante : Mélisse officinale · Propriété → Antiviral Accès : ⭐ libre (Creative Commons BY-NC-ND 4.0) → texte intégral traduit Fidélité : traduction intégrale et fidèle du texte des auteurs. Appels [n] omis ; figures/tableaux « [ ] ».
Melissa officinalis est une plante médicinale vivace traditionnellement utilisée pour ses diverses activités biologiques, y compris ses propriétés antivirales. Cette étude examine l’efficacité antivirale de divers extraits — extraits aqueux, acétonique, alcaloïdique, non-alcaloïdique, éthanolique et méthanolique — contre la grippe A (H1N1), le SARS-CoV-2 et le MERS-CoV. L’extrait aqueux a montré des effets inhibiteurs significatifs sur le SARS-CoV-2 (CI50 = 421,9 µg/mL) et le MERS-CoV (CI50 = 222,1 µg/mL) dans les cellules Vero E6 (lignée cellulaire de rein de singe vert d’Afrique), avec une CC50 de 4221 µg/mL, indiquant un indice de sélectivité favorable. De plus, il a présenté une forte activité contre H1N1 dans la lignée cellulaire de rein canin Madin-Darby (cellules MDCK) (CI50 = 57,30 µg/mL, CC50 = 3073 µg/mL). Parmi tous les extraits, l’extrait méthanolique a montré la plus haute activité antivirale. Il présente une CI50 = 2,549 µg/mL et un indice de sélectivité (SI) = 230 contre H1N1. Tandis qu’il a montré une CI50 = 10,83 µg/mL contre le SARS-CoV-2 et 9,82 µg/mL contre le MERS-CoV avec des valeurs de SI de 54,2 et 59,77, respectivement. Les études de docking moléculaire ont révélé que le 5-méthyl-5 H-naphto[2,3-c]carbazole, le 7 H-dibenzo[b, g]carbazole 7-méthyl, l’hespéridine, le lutéoline-7-glucoside-3′-glucuronide, l’acide mélitrique A et d’autres composés présentaient de fortes affinités de liaison avec les domaines de liaison au récepteur (RBD) des glycoprotéines de spicule (spike) du SARS-CoV-2 et du MERS-CoV, suggérant leur potentiel à interférer avec l’entrée virale. En outre, des composés bioactifs identifiés par GC-MS, dont l’acide docosahexaénoïque (DHA), l’acide eicosapentaénoïque (EPA), la paromomycine et des acides phénoliques, ont démontré un potentiel antiviral supplémentaire. Ces résultats soulignent le potentiel des extraits de M. officinalis comme agents antiviraux naturels, offrant une base pour une validation ultérieure in vitro et in vivo et des applications thérapeutiques potentielles contre les infections virales respiratoires, y compris les coronavirus et les virus grippaux.
Les infections respiratoires sont une cause importante de morbidité et de mortalité dans le monde. Parmi celles-ci, les coronavirus tels que le SARS-CoV-2 et le MERS-CoV, ainsi que les virus grippaux, en particulier H1N1, ont démontré leur potentiel à provoquer des pandémies mondiales. L’épidémie de coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV) apparue fin 2002, née à Foshan, dans la province du Guangdong, en Chine, s’est rapidement propagée à 29 pays, infectant 8098 individus avec un taux de létalité de 10 %. De même, le coronavirus du syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS-CoV), identifié pour la première fois à Djeddah, en Arabie saoudite, en 2012, a conduit à plus de 2600 cas confirmés en laboratoire et 943 décès, reflétant un taux de mortalité élevé d’environ 34 à 36 %. Des épidémies ultérieures, comme l’épidémie de MERS de 2015 en Corée du Sud, qui a entraîné 186 cas et 38 décès, ont renforcé le potentiel pandémique des coronavirus.
Fin 2019, le SARS-CoV-2 a émergé à Wuhan, en Chine, conduisant à la pandémie de COVID-19. Les symptômes des infections à SARS-CoV-2 vont d’une maladie respiratoire bénigne à une pneumonie sévère, les populations vulnérables présentant des taux de mortalité plus élevés. Le virus s’est rapidement propagé dans le monde entier, provoquant la COVID-19, une maladie caractérisée par de la fièvre, de la fatigue et une toux sèche. Dans les cas plus graves, les patients ont présenté un essoufflement, des frissons, des douleurs musculaires, une perte du goût ou de l’odorat, des vomissements et des diarrhées. Les personnes âgées et celles présentant des conditions préexistantes étaient plus à risque de complications sévères.
Les infections par les virus grippaux constituent également une préoccupation courante de santé publique, particulièrement pendant les mois d’hiver. La grippe peut se présenter tout au long de l’année avec des symptômes variant d’infections bénignes des voies respiratoires supérieures — caractérisées par un mal de gorge, de la fièvre, un écoulement nasal, des douleurs musculaires et des maux de tête — à une pneumonie sévère. Les virus grippaux saisonniers, spécifiquement les types A et B, se propagent typiquement par les gouttelettes respiratoires et les petits aérosols émis par les individus infectés lors de la toux ou des éternuements. Les virus peuvent rester infectieux dans les particules aéroportées et sur les surfaces pendant plusieurs heures, augmentant le risque de transmission généralisée.
Les composés naturels d’origine végétale offrent une alternative pour le développement de médicaments antiviraux, offrant une biodisponibilité, un coût plus faible et moins d’effets secondaires. Environ 40 % des produits pharmaceutiques actuellement disponibles sont d’origine végétale, démontrant l’importance d’explorer les plantes médicinales pour de nouveaux agents antiviraux. Melissa officinalis (mélisse officinale), membre de la famille des Lamiacées, a une longue histoire d’usage médicinal. Originaire de la Méditerranée et de l’Asie occidentale, elle est largement cultivée en Amérique du Nord et en Europe.
Plusieurs études ont rapporté les bénéfices pharmacologiques de M. officinalis, y compris des propriétés antimicrobiennes, anti-inflammatoires, antioxydantes et antivirales. La plante a démontré son efficacité contre divers agents pathogènes, notamment le virus herpès simplex (HSV-1), le virus de l’immunodéficience humaine (VIH-1) et les virus grippaux. Cependant, ses mécanismes antiviraux spécifiques contre les coronavirus, en particulier le SARS-CoV-2 et le MERS-CoV, restent largement inexplorés.
Cette étude vise à combler cette lacune en évaluant l’efficacité antivirale des extraits de M. officinalis contre le SARS-CoV-2, le MERS-CoV et H1N1. Au moyen de tests de cytotoxicité, d’études d’inhibition virale et d’approches de docking moléculaire, nous cherchons à identifier les composés bioactifs clés responsables des effets antiviraux observés. En outre, nous évaluons les profils de « drug-likeness » (aptitude à devenir un médicament) et de toxicité de ces composés afin de déterminer leur potentiel thérapeutique. Comprendre les mécanismes antiviraux de M. officinalis peut contribuer à la recherche de thérapies antivirales d’origine végétale. En étudiant comment les extraits naturels inhibent la réplication et la transmission virales, cette recherche fournit des éclairages précieux sur des options thérapeutiques alternatives pour les virus respiratoires émergents. Les résultats de cette étude ont des implications significatives pour la découverte de médicaments antiviraux, particulièrement dans le contexte de futures pandémies.
L’étude a utilisé le MERS-CoV-NRCE-HKU270/2013 (coronavirus de chameau), le hCoV-19/Egypt/NRC-03/2020 (SARS-CoV-2) et le virus de la grippe A [A/Puerto Rico/8/34 (H1N1)]. Ces virus ont été utilisés pour déterminer l’activité antivirale des extraits aqueux et alcooliques de Melissa officinalis.
Les cellules de rein de singe vert d’Afrique (Vero E6) et les cellules de rein canin Madin-Darby (MDCK) ont été obtenues auprès du Dr Richard Webby au St. Jude Children’s Research Hospital, Département de virologie et de biologie moléculaire, États-Unis. Les cellules ont été cultivées dans des flacons de culture tissulaire de 75 cm² en utilisant un milieu DMEM supplémenté avec 1 % de pénicilline/streptomycine et 10 % de sérum de veau fœtal (SVF). Les cellules ont été propagées jusqu’à confluence sur plusieurs passages, réparties en aliquotes et stockées dans de l’azote liquide pour une utilisation ultérieure.
M. officinalis a été obtenue auprès d’un magasin d’herboristerie à Djeddah, en Arabie saoudite. Les plantes ont été authentifiées et caractérisées par le Prof. Dr Abdo Marei Hamed, professeur d’écologie végétale, Département de botanique, Université Al-Azhar. La classification de la plante était fondée sur les directives du Natural Resources Conservation Service du Département de l’Agriculture des États-Unis (USDA).
Un total de 3 g de matériel végétal séché a été mélangé à 40 mL d’eau désionisée et bouilli pendant 3 min. Le mélange a été couvert et laissé refroidir toute la nuit à température ambiante dans des conditions stériles. La solution a été clarifiée par centrifugation à 3000 tr/min pendant 3 min. Le surnageant a été lyophilisé dans une boîte de Petri dans une étuve réglée à 50 °C, et l’extrait résultant a été pesé (276 mg/g). L’extrait a été dissous dans un volume égal (p/v) d’eau désionisée à une concentration de 1 g/mL.
Un total de 100 g de poudre d’herbe de M. officinalis a été soumis à extraction avec 400 mL d’éthanol absolu, de méthanol et d’acétone séparément. Une ultrasonication dans un bain-marie à 40 °C a été réalisée pendant trois heures pour améliorer le processus d’extraction. Les échantillons ont ensuite été traités dans un bain-marie agité à 70 °C pendant 24 h pour faciliter l’évaporation du solvant. Les solutions résultantes ont été filtrées à l’aide de papier filtre Whatman et préparées pour l’analyse GC-MS. Les rendements d’extraction pour l’éthanol, le méthanol et l’acétone étaient respectivement de 265, 303 et 161 mg/g.
Les extraits alcaloïdiques et non-alcaloïdiques ont été préparés selon la méthode d’Elkady. Un échantillon séché (100 g) a été trempé dans de l’éthanol à 80 % pendant trois jours, filtré et évaporé à l’aide d’un évaporateur rotatif Buchi. L’extrait a été mélangé à 80 mL d’eau distillée et 20 mL d’acide acétique glacial, vigoureusement agité et filtré. Un volume égal de chloroforme a été ajouté, et la solution a été agitée pendant deux heures, formant deux couches distinctes. La couche aqueuse supérieure a été éliminée, et le pH de la couche inférieure a été neutralisé à l’aide de HCl 0,1 N. Une extraction supplémentaire a été réalisée au chloroforme pendant trois heures, produisant une fraction riche en alcaloïdes (96 mg/g) et une fraction non-alcaloïdique (188 mg/g), toutes deux lyophilisées pour une analyse ultérieure.
L’analyse GC-MS a été réalisée à l’aide d’un système Agilent Technologies 7000 GC/MS Triple Quad au King Fahd Medical Research Center, Université King Abdulaziz, Djeddah, Arabie saoudite. La séparation a été conduite à l’aide d’une colonne capillaire HP-5MS (30 m × 0,25 mm de diamètre interne × 0,25 µm d’épaisseur de film). La température a été programmée de 40 à 220 °C à une vitesse de 4 °C/min. La température de l’injecteur était réglée à 250 °C avec un débit de gaz vecteur hélium de 20 mL/min. Le spectromètre de masse fonctionnait à un potentiel d’ionisation de 70 eV avec une température de source d’ions de 180 °C, balayant une gamme de 50 à 350 Da. Les spectres de masse et les temps de rétention des composés ont été comparés aux étalons connus de la bibliothèque GC-MS.
Les effets cytotoxiques des extraits ont été évalués dans les cellules Vero E6 pour les coronavirus et les cellules MDCK pour le virus grippal en utilisant le test MTT selon Mosmann (1983). Les extraits végétaux ont été dilués en série au double dans du milieu Dulbecco’s Modified Eagle Medium (DMEM). Brièvement, les cellules Vero E6 ont été ensemencées dans des plaques à 96 puits à une densité de 3 × 10⁵ cellules/mL (100 µL par puits) et incubées à 37 °C dans une atmosphère à 5 % de CO₂ pendant 24 h. Les cellules ont ensuite été traitées avec diverses concentrations d’extraits aqueux et alcooliques des plantes testées, en triplicat. Après 24 h d’incubation, le milieu de culture contenant les extraits a été éliminé, et les monocouches cellulaires ont été lavées trois fois avec du tampon phosphate salin stérile (PBS). Une solution de MTT (20 µL d’une solution mère à 5 mg/mL) a été ajoutée à chaque puits, suivie d’une incubation à 37 °C pendant 4 h. Après incubation, le milieu a été aspiré, et les cristaux de formazan résultants ont été dissous dans 200 µL d’isopropanol acidifié (HCl 0,04 M dans de l’isopropanol absolu, équivalent à 0,073 mL de HCl/50 mL d’isopropanol). La période d’incubation de 24 heures a été choisie parce que les cellules nécessitent environ un jour pour adhérer, s’intégrer et former une monocouche confluente lorsqu’elles sont cultivées à des densités appropriées. Des études antérieures ont démontré que 24 h est optimal pour assurer un attachement complet des cellules et la couverture de la surface de culture avant l’exposition aux virus ou aux agents testés. De plus, ce délai s’aligne sur les protocoles standard de tests de cytotoxicité et antiviraux, maintenant la viabilité cellulaire tout en minimisant le stress métabolique qui pourrait interférer avec les résultats expérimentaux.
L’absorbance des solutions de formazan a été mesurée à 540 nm avec 620 nm comme longueur d’onde de référence, à l’aide d’un lecteur de microplaques FLUOstar (États-Unis). Le pourcentage de cytotoxicité a été calculé selon :
Cytotoxicité % = [(Absorbance des cellules non traitées − Absorbance des cellules traitées) / Absorbance des cellules non traitées] × 100
Le tracé de la cytotoxicité en % en fonction de la concentration de l’échantillon a été utilisé pour calculer la concentration qui présentait 50 % de cytotoxicité (CI50).
Les cellules Vero E6 et MDCK ont été ensemencées dans des plaques à 96 puits dans un milieu de croissance supplémenté avec 10 % de sérum de veau fœtal (SVF) et 2 % de solution antibiotique-antimycotique. Les plaques ont été incubées toute la nuit à 37 °C dans une atmosphère à 5 % de CO₂ pour permettre l’attachement et la croissance des cellules. Une fois que la monocouche a atteint la confluence, une dilution en série d’un log du stock viral a été préparée. Cinquante microlitres (50 µL) de chaque dilution ont été ajoutés aux puits contenant les monocouches cellulaires. Après 1 h d’incubation pour faciliter l’adsorption virale, l’inoculum viral a été retiré, et 160 µL de milieu d’infection ont été ajoutés à chaque puits. Les plaques ont ensuite été incubées pendant 72 h à 37 °C sous 5 % de CO₂. La valeur TCID₅₀/50 µL a été calculée à l’aide de l’équation de Reed et Muench en déterminant le pourcentage d’effet cytopathique (ECP) dans chaque puits. De nombreuses études recommandent une période d’incubation d’une heure comme optimale pour l’adsorption virale, notamment Finkel et al. (2021), qui ont démontré qu’une adsorption prolongée peut interférer avec la synthèse des protéines de l’hôte et la cinétique de réplication virale. Sur la base de ces considérations, nous avons adopté une période d’incubation d’une heure pour maintenir la précision et la reproductibilité expérimentales. Le temps d’incubation optimal pour l’adsorption virale dépend de multiples facteurs, notamment le type de virus, le type de cellule hôte, la concentration virale et la densité cellulaire. De plus, l’interaction entre le virus et les récepteurs de la surface cellulaire joue un rôle crucial dans la détermination de l’efficacité d’adsorption. Par exemple, les coronavirus tels que le SARS-CoV-2 et le MERS-CoV se lient respectivement aux récepteurs ACE2 et DPP4, nécessitant un temps suffisant pour un attachement stable avant l’entrée. En revanche, le virus de la grippe A (H1N1) utilise les récepteurs d’acide sialique et peut présenter une cinétique d’adsorption plus rapide. En outre, le mécanisme d’entrée virale — que ce soit par fusion membranaire directe ou par endocytose médiée par récepteur — affecte le temps d’incubation requis. Ces facteurs influencent collectivement le choix des périodes d’adsorption optimales dans notre étude, assurant un attachement viral efficace tout en empêchant une internalisation prématurée ou une dégradation.
Le test antiviral a été réalisé selon la méthode de Feoktistova et al., avec des modifications. Une plaque à 96 puits à fond en U a été préparée un jour après l’ensemencement des cellules Vero E6 (pour les coronavirus) et des cellules MDCK (pour le virus grippal), assurant une monocouche confluente à 90 %. Du milieu d’infection (100 µL) a été ajouté à tous les puits des rangées 2 à 12, tandis que 180 µL ont été ajoutés à la rangée 1. Vingt microlitres (20 µL) de la solution mère de l’échantillon antiviral testé ont été ajoutés aux puits de la rangée 1 (A1 à H1), résultant en une dilution au 1:10. Une dilution en série au double a été réalisée sur les colonnes 1 à 10 en transférant 100 µL d’une colonne à la suivante. Pour les contrôles cellulaires, les puits des rangées 11 et 12 ont reçu 200 µL de milieu d’infection. De plus, 100 µL de dilution virale TCID50 ont été ajoutés aux puits appropriés, assurant un volume final de 300 µL par puits. Les dilutions virales ont été ajoutées aux puits désignés (rangées 1 à 12, colonnes E à H), et la plaque a été incubée à 37 °C pendant 1 h pour permettre l’adsorption virale. Après incubation, les monocouches confluentes de cellules Vero E6 et MDCK ont été traitées avec 100 µL du mélange préparé et incubées pendant 72 h à 37 °C sous 5 % de CO₂. Après la période d’incubation, les cellules ont été : fixées avec du formaldéhyde à 10 % pendant au moins 2 h à température ambiante. Lavées et colorées avec 50 µL de coloration au cristal violet à 0,5 % (préparée en dissolvant 0,5 g de cristal violet dans 80 mL d’eau distillée et 20 mL de méthanol) pendant 10 min. Séchées à l’air, suivi de l’ajout de 200 µL de méthanol à chaque puits pour dissoudre la coloration. La densité optique (DO) des cellules colorées a été mesurée à l’aide d’un lecteur ELISA. Les valeurs de DO ont été normalisées, avec une viabilité de 100 % attribuée aux cellules témoins non traitées. Le pourcentage de cytotoxicité et de réduction de la réplication virale a été calculé en comparant la DO moyenne des puits traités (avec ou sans virus) aux puits témoins. Les valeurs moyennes et l’erreur type de la moyenne (SEM) ont été calculées à partir d’au moins trois expériences indépendantes. Un schéma du dispositif expérimental est fourni dans la Fig. [ ] pour plus de clarté.
Fig. 1 [ ] Cette image représente les structures en ruban 3D du RBD du SARS-CoV-2 (A) et du RBD du MERS-CoV (B) à l’aide du logiciel PyMOL (Version 2.5.2).
Le test de titrage par plages a été réalisé pour déterminer les unités formant plage (PFU), en suivant la méthode décrite par Tobita (1975). Des plaques de culture tissulaire à six puits ont été ensemencées avec des cellules Vero E6 et MDCK à une densité de 1 × 10⁵ cellules par puits et incubées jusqu’à ce que les cellules atteignent 90 à 100 % de confluence (un jour après l’ensemencement). Les monocouches ont été lavées deux fois avec du tampon phosphate salin (PBS), et le stock viral a été dilué en série au dixième dans du DMEM. Un total de 100 µL du virus non dilué et de chaque dilution en série ont été mélangés à 400 µL de DMEM et inoculés sur les monocouches de cellules Vero E6, suivi d’une incubation à 37 °C pendant 1 h pour permettre l’adsorption virale. Après incubation, l’inoculum résiduel a été aspiré, et chaque puits a été immédiatement recouvert de 2 mL de milieu à base de DMEM, contenant 1 % d’agarose de type 1 (Lonza, Bâle, Suisse), 1 % de solution antibiotique-antimycotique et 1 µg/mL de trypsine traitée à la Tosyl-L-phénylalanine chlorométhyl cétone (TPCK). Les plaques ont été incubées à 37 °C dans une atmosphère à 5 % de CO₂ pendant 3 jours, et la formation de plages a été surveillée au microscope quotidiennement. Une fois des plages claires visibles, 1 mL de formaldéhyde à 10 % a été ajouté à chaque puits et incubé à température ambiante pendant 1 h pour fixer les cellules et inactiver le virus. Le formaldéhyde a ensuite été éliminé, les plaques ont été rincées à l’eau, et les puits ont été séchés à l’air. Pour visualiser les plages, 1 mL de solution de coloration (contenant 1 % de cristal violet et 20 % de méthanol dans de l’eau distillée) a été ajouté à chaque puits et incubé à température ambiante pendant 5 min. La coloration a ensuite été éliminée, les puits ont été rincés à l’eau, et les plaques ont été séchées avant le comptage des plages. Le titre viral (PFU/mL) a été calculé à l’aide de la formule :
PFU/mL = Nombre de plages × Inverse de la dilution virale × Facteur de multiplication pour ajuster l’inoculum à 1 mL.
Le test de réduction des plages a été réalisé en suivant la méthode décrite par Hayden et al. (1980) dans une plaque à six puits. Les cellules Vero E6 ont été ensemencées à une densité de 1 × 10³ cellules/mL et cultivées pendant 24 h à 37 °C pour atteindre la confluence. Le virus MERS-CoV ou SARS-CoV-2 a été dilué à une concentration produisant des plages dénombrables à une dilution de 10³ puis mélangé à la concentration sûre de l’extrait testé, telle que déterminée par le test de cytotoxicité. Le mélange virus-extrait a été incubé à 37 °C pendant 1 h avant d’être ajouté aux monocouches de cellules Vero E6. Le milieu de croissance a été retiré des plaques de culture cellulaire, et 100 µL du mélange virus-extrait ont été inoculés dans chaque puits. Après une période d’adsorption d’une heure, 3 mL de DMEM supplémenté avec 2 % d’agarose ont été ajoutés sur la monocouche cellulaire. Les plaques ont été laissées au repos pour permettre au milieu de recouvrement de se solidifier, puis incubées à 37 °C pendant 3 à 4 jours jusqu’à la formation des plages virales.
Après incubation, du formol à 10 % a été ajouté à chaque puits pendant 2 h pour fixer les cellules et inactiver le virus. Les puits ont ensuite été colorés avec du cristal violet à 0,1 % dissous dans de l’eau distillée pour visualiser les plages. Des puits témoins ont été inclus, où le virus non traité a été incubé avec les cellules Vero E6. Le nombre de plages a été compté, et le pourcentage de réduction de la formation de plages a été calculé par comparaison aux puits témoins à l’aide de l’équation suivante, telle que décrite précédemment par Tobita (1975) :
Inhibition virale % = [(Nombre viral non traité − Nombre viral traité) / Nombre viral non traité] × 100
Pour assurer l’élimination complète des particules virales non adsorbées, les monocouches cellulaires ont été lavées plusieurs fois avec du milieu sans supplément après la période d’adsorption. Cette étape est essentielle pour éliminer toute particule virale non adhérente, assurant que seul le virus adsorbé reste à la surface cellulaire. De plus, un groupe témoin, dans lequel aucun lavage n’a été effectué, peut être inclus pour valider l’efficacité du processus de lavage.
Le mode d’action potentiel de l’extrait aqueux puissant sélectionné contre l’inhibition virale a été examiné à trois stades distincts du cycle de propagation virale, sur la base des mécanismes suivants : (i) inhibition du bourgeonnement et de la réplication viraux ; (ii) blocage de l’entrée virale (adsorption virale) en empêchant l’attachement du virus aux membranes des cellules hôtes et en inhibant la fusion membranaire ; (iii) activité virucide directe, où l’extrait inactive la viabilité virale. Ces mécanismes peuvent contribuer à l’activité antivirale observée, soit indépendamment, soit en combinaisons synergiques.
Le test d’adsorption virale a été réalisé selon Zhang et al. (2020). Une plaque à six puits contenant diverses concentrations de l’extrait végétal (100 µL par puits) a été préparée, et les monocouches cellulaires ont été incubées à 37 °C dans une atmosphère à 5 % de CO₂ pendant 2 h. Après incubation, l’extrait restant non adsorbé a été retiré, et les cellules ont été lavées deux fois avec 1 mL de milieu sans supplément. Ensuite, 100 µL de suspension virale à 10⁻⁴ unité formant plage (PFU) par puits ont été ajoutés aux cellules prétraitées et incubés pendant 1 h pour permettre l’adsorption virale. Après cette période, 3 mL de DMEM supplémenté avec 2× de milieu d’infection et 2 % d’agarose ont été ajoutés à chaque puits, puis les plaques ont été laissées au repos pour permettre la solidification. Les plaques ont ensuite été incubées à 37 °C jusqu’à 3 jours jusqu’à la formation des plages virales. Les cellules ont été fixées à l’aide de formol à 10 % et colorées avec du cristal violet à 0,1 % pour visualiser les plages. Le taux d’inhibition virale (IR, %) a été calculé à l’aide de la formule suivante :
Taux d’inhibition virale = [(nombre de plages dans le témoin viral − nombre de plages dans le virus avec traitement) / (nombre de plages dans le témoin viral)] × 100
Le test de réplication virale a été conduit en suivant la méthode décrite par Kuo et al. Une plaque à six puits contenant des cellules confluentes a été inoculée avec 10⁻⁴ PFU/puits du virus et incubée à 37 °C dans une atmosphère à 5 % de CO₂ pendant 1 h pour permettre l’adsorption virale. Après incubation, le virus non adsorbé a été retiré, et les monocouches cellulaires ont été lavées deux fois avec 1 mL de milieu sans supplément pour éliminer les particules virales résiduelles. Après les étapes de lavage, 100 µL de différentes concentrations de l’extrait végétal aqueux ont été ajoutés à chaque puits, et la plaque a été incubée pendant 1 h. Ensuite, 3 mL de DMEM supplémenté avec 2 % d’agarose ont été ajoutés à chaque puits et laissés à se solidifier. Les plaques ont été incubées à 37 °C pendant 2 jours, après quoi les plages virales ont été visualisées comme décrit précédemment.
Le test virucide a été réalisé selon la méthode décrite par Schuhmacher et al., pour évaluer l’effet direct de l’extrait végétal sur l’infectivité virale. Dans ce test, 100 µL de la suspension virale à une dilution de 10⁴ PFU/puits ont été mélangés à 100 µL de différentes concentrations de l’extrait végétal dans une plaque à 96 puits et incubés à 37 °C pendant 1 h. Parallèlement, une plaque à six puits contenant des cellules confluentes a été préparée deux jours auparavant. Le milieu de croissance a été retiré, et 200 µL de chaque mélange virus-extrait ont été ajoutés aux monocouches cellulaires. Après la période d’incubation, 3 mL de milieu de recouvrement (comprenant 50 % de DMEM 2× et 50 % d’agarose à 2 %) ont été ajoutés à chaque puits et laissés à se solidifier. Les plaques ont ensuite été incubées à 37 °C jusqu’à la formation des plages virales. Les plages ont été fixées pendant 2 h à l’aide d’une solution de formol à 10 % puis colorées avec du cristal violet à 0,1 % pour la visualisation. Pour assurer une évaluation précise des effets antiviraux, les expériences comprenaient des témoins cellulaires non traités, des témoins virus seul et des témoins solvant. Les données ont été normalisées par rapport aux valeurs témoins, et la significativité statistique a été déterminée à l’aide d’une ANOVA à un facteur. Pour distinguer les plages virales des autres modifications cellulaires pouvant survenir pendant la période d’incubation de deux jours, un groupe témoin de cellules non infectées a été inclus dans chaque expérience. Ce groupe témoin a permis une comparaison directe, assurant que les plages observées étaient spécifiquement dues à l’infection virale plutôt qu’à une mort cellulaire spontanée, à des facteurs environnementaux ou à des changements morphologiques sans rapport avec la réplication virale.
Les coordonnées atomiques du domaine de liaison au récepteur (RBD) du MERS-CoV (PDB ID : 4L72) et du RBD du spicule du SARS-CoV-2 (PDB ID : 6LZG) ont été récupérées de la RCSB Protein Data Bank (PDB). La préparation de la protéine a été réalisée en retirant les ligands co-cristallisés, les molécules d’eau et les coordonnées atomiques inutiles de la structure du complexe à l’aide de Discovery Studio Visualizer, comme illustré dans la (Fig. [ ]). Ensuite, des atomes d’hydrogène polaires et des charges de Kollman ont été ajoutés à chaque protéine, et les structures ont été sauvegardées au format PDBQT pour l’analyse de docking.
Les composants phytochimiques de M. officinalis ont été identifiés par analyse GC-MS, et plus de 200 composés précédemment rapportés dans la littérature ont été récupérés de la base de données PubChem au format SDF. Les fichiers SDF des ligands ont ensuite été convertis au format PDB pour les études de docking moléculaire. AutoDock 4.2 (MGL Tools 1.5.6) a été utilisé pour préparer les ligands, identifiant les cycles carbonés aromatiques pour former un arbre de torsion. Pour un criblage ultérieur, les structures de ligands préparées ont été sauvegardées au format PDBQT, comme montré dans la (Fig. [ ]).
Fig. 2 [ ] Les structures 2D de certains ligands employés dans l’étude ont été dessinées à l’aide du logiciel ChemDraw (version 13.1.1.3).
Pour identifier la région active de la protéine où un substrat se lie et subit une réaction chimique, une analyse de docking moléculaire a été conduite. Ces prédictions aident à comprendre les mécanismes moléculaires et permettent aux chercheurs de se concentrer sur des sites actifs spécifiques pour des interventions thérapeutiques. Pour le RBD du SARS-CoV-2, le site actif a été déterminé dans le RBD, spécifiquement la région interagissant avec le récepteur ACE2, comprenant les résidus clés suivants : Tyr505, Asn501, Thr500, Gly496, Tyr489, Phe486, Phe456, Tyr453, Tyr449, Gln498, Arg403 et Leu455. Pour le RBD du MERS-CoV, le site actif a été identifié dans la région interagissant avec le récepteur DPP4, incluant les résidus : Tyr499, Asn501, Lys502, Leu506, Asp510, Arg511, Glu513, Asp537, Gly538, Asp539, Tyr540, Arg542, Trp553 et Val555. Un fichier de configuration de boîte de grille a été créé pour le docking moléculaire à l’aide d’AutoDock 4.2, avec les coordonnées de centre et les dimensions suivantes : RBD du MERS-CoV : Centre : X = −26,791, Y = −21,541, Z = −21,050 ; Dimensions : X = 80 Å, Y = 52 Å, Z = 48 Å. RBD du spicule du SARS-CoV-2 : Centre : X = −40,148, Y = 30,211, Z = 8,451 ; Dimensions : X = 40 Å, Y = 90 Å, Z = 50 Å.
AutoDock Vina, un logiciel de docking moléculaire, a été utilisé pour déterminer les configurations de liaison optimales entre les protéines sélectionnées et les composés chimiques. Des simulations de docking ont été réalisées pour 277 composés contre le RBD du MERS-CoV et du SARS-CoV-2. Les meilleurs composés ont été sélectionnés sur la base de leurs scores d’énergie de liaison, et jusqu’à 10 groupes (clusters) ont été analysés pour chaque ligand afin de déterminer les interactions de liaison optimales. PyMOL et LigPlot+ ont été utilisés pour la visualisation et l’analyse des interactions des résidus du RBD et des sites de liaison des ligands.
La règle des cinq de Lipinski stipule qu’un médicament actif par voie orale ne devrait pas enfreindre plus de deux des critères suivants : poids moléculaire ≤ 500 Da, accepteurs de liaison hydrogène (HBA) ≤ 10, donneurs de liaison hydrogène (HBD) ≤ 5, et lipophilie (logP) ≤ 5. Si plus de deux de ces critères sont enfreints, des préoccupations de biodisponibilité peuvent survenir. Le serveur web SwissADME a été utilisé pour évaluer les propriétés physicochimiques des composés sélectionnés et pour évaluer leur « drug-likeness » sur la base de ces paramètres.
Le serveur web ProTox a été utilisé pour prédire les doses létales orales médianes (valeurs LD50) et les classes de toxicité chez les rongeurs. La prédiction de toxicité est une étape cruciale dans le processus de développement de médicaments et de produits chimiques, afin de prioriser les composés présentant le meilleur potentiel d’usage sûr et efficace chez l’humain tout en réduisant simultanément le risque d’échec coûteux en phase tardive. Elle est fondée sur une méthode de prédiction par analyse de similarité bidimensionnelle (2D) pour les molécules ayant une valeur LD50. Les SMILES canoniques des composés de M. officinalis ont été téléversés depuis le serveur PubChem, qui a renvoyé des résultats indiquant la LD50.
Le logiciel GraphPad (États-Unis), Prism version 10, a été utilisé dans cette étude pour l’analyse des données. Toutes les expériences ont été réalisées en triplicat. Les données ont été exprimées en moyenne ± écart-type (SD). La significativité statistique a été analysée à l’aide d’une ANOVA à un facteur avec test post hoc de Tukey, et les valeurs de p < 0,05 ont été considérées comme significatives.
Un test de cytotoxicité a été réalisé pour déterminer la concentration cytotoxique (CC50) des extraits, tandis qu’un test antiviral a été conduit pour établir la concentration inhibitrice (CI50). Le potentiel antiviral de l’extrait aqueux de M. officinalis a été évalué in vitro, démontrant des effets inhibiteurs significatifs contre les virus testés. Les valeurs de CI50 et CC50 ont été utilisées pour calculer l’indice de sélectivité (SI), qui sert de paramètre crucial pour évaluer le potentiel thérapeutique des extraits. Les résultats, illustrés dans la (Fig. [ ]), indiquent que l’extrait aqueux a présenté la plus haute puissance antivirale contre le virus H1N1, avec un SI de 53,6, comparé au MERS-CoV et au SARS-CoV-2, qui avaient des valeurs de SI de 19 et 10, respectivement. Pour explorer davantage l’efficacité antivirale de M. officinalis, des extraits supplémentaires — dont l’acétone, l’alcaloïdique, le non-alcaloïdique, l’éthanol et le méthanol — ont été évalués pour leur activité contre le SARS-CoV-2 et le MERS-CoV (Fig. [ ]) et H1N1 (Fig. [ ]). Parmi tous les extraits, l’extrait méthanolique a démontré l’activité antivirale la plus puissante contre tous les virus testés. Contre H1N1, l’extrait méthanolique a présenté une CC50 de 588,1 µg/mL et une CI50 de 2,549 µg/mL, résultant en un SI de 230 dans les cellules MDCK. En outre, l’extrait méthanolique a montré une forte efficacité antivirale contre le SARS-CoV-2 et le MERS-CoV, avec des valeurs de CI50 de 10,83 µg/mL et 9,82 µg/mL, respectivement, et une CC50 de 587 µg/mL dans les cellules Vero E6 (Tableau [ ]). Les valeurs de SI calculées pour le SARS-CoV-2 et le MERS-CoV étaient de 54,2 et 59,77, respectivement, suggérant que l’extrait méthanolique de M. officinalis présente une activité antivirale prometteuse et un potentiel de développement pharmacologique ultérieur. Ces résultats mettent en évidence le potentiel antiviral significatif de M. officinalis, en particulier de son extrait méthanolique, contre un large spectre de virus respiratoires. En revanche, les extraits éthanolique et alcaloïdique ont montré une activité modérée, tandis que les extraits non-alcaloïdique et acétonique ont eu des effets relativement plus faibles.
Fig. 3 [ ] Tests de cytotoxicité et d’inhibition virale des extraits aqueux de M. officinalis : (a) cytotoxicité sur cellules Vero E6 avec activité antivirale contre le MERS-CoV, le SARS-CoV-2 ; (b) cytotoxicité sur cellules MDCK avec activité antivirale contre le virus H1N1.
Fig. 4 [ ] Tests de cytotoxicité et d’inhibition virale de différents extraits de M. officinalis sur cellules Vero E6 contre le SARS-CoV-2 et le MERS-CoV.
Fig. 5 [ ] Tests de cytotoxicité et d’inhibition virale de différents extraits de M. officinalis sur cellules MDCK contre H1N1.
Tableau 1 [ ] Le tableau présente les données sur l’impact inhibiteur de divers extraits de M. officinalis contre les virus MERS-CoV, SARS-CoV-2 et H1N1.
Le potentiel antiviral de M. officinalis contre la grippe (H1N1), le SARS-CoV-2 et le MERS-CoV observé dans notre étude s’aligne sur les résultats de recherches antérieures sur les effets antiviraux des extraits de M. officinalis, en particulier ses extraits méthanolique et aqueux. En comparant nos résultats avec des études sur d’autres virus tels que l’entérovirus 71 (EV71) et le virus herpès simplex (HSV-1), une tendance commune émerge : la forte activité antivirale de M. officinalis est principalement associée à des composés phénoliques tels que l’acide rosmarinique, l’acide caféique et l’acide p-coumarique. L’étude de Chen et al. (2017) a démontré qu’un extrait méthanolique de M. officinalis avait de puissants effets antiviraux contre l’EV71, une cause majeure de la maladie main-pied-bouche. L’extrait méthanolique a inhibé la formation de plages, les effets cytopathiques et la synthèse des protéines virales dans les cellules infectées par l’EV71. Le composé actif identifié, l’acide rosmarinique (AR), a significativement réduit l’attachement et l’entrée viraux tout en interférant avec la réplication virale médiée par les espèces réactives de l’oxygène (ROS). Notre étude a montré que l’extrait méthanolique était le plus puissant contre H1N1 (CI50 = 2,549 µg/mL, SI = 230) et avait une activité significative contre le SARS-CoV-2 (CI50 = 10,83 µg/mL, SI = 54,2) et le MERS-CoV (CI50 = 9,82 µg/mL, SI = 59,77). Cela suggère que l’acide rosmarinique et d’autres composés phénoliques pourraient être responsables des effets antiviraux observés dans notre étude également. En outre, nos résultats corroborent le mécanisme d’action proposé par Chen et al., suggérant que M. officinalis peut exercer ses effets antiviraux en perturbant l’attachement et la réplication viraux, potentiellement par la modulation du stress oxydatif.
Astani et al. ont étudié l’activité antivirale de M. officinalis contre le virus herpès simplex de type 1 (HSV-1) résistant à l’aciclovir. L’étude a constaté que l’extrait présentait une forte inhibition de l’attachement et de la pénétration du HSV-1, avec des valeurs de CI50 aussi basses que 0,13 µg/mL et des indices de sélectivité (SI) atteignant 2692. Ceci est significativement plus élevé que les valeurs de SI rapportées dans notre étude pour les coronavirus et la grippe, suggérant que le HSV-1 pourrait être plus sensible aux extraits de M. officinalis que les virus respiratoires. Les auteurs ont attribué l’effet antiviral principalement à l’acide rosmarinique, qui s’est révélé perturber l’entrée et la pénétration virales. Ceci s’aligne sur notre étude, où l’extrait méthanolique avait les valeurs de SI les plus élevées, soutenant l’hypothèse que l’efficacité antivirale est liée aux constituants phénoliques. Vilhelmova-Ilieva et al. ont évalué les huiles essentielles de Rosa damascena et Rosa alba pour leur activité antivirale contre le HSV-1. L’étude a constaté que, bien que ces huiles n’affectaient pas directement la réplication virale, elles inhibaient l’adsorption virale et les virions extracellulaires, de manière similaire au mécanisme proposé pour M. officinalis. De plus, les effets synergiques des composés d’origine végétale avec les antiviraux conventionnels ont été soulignés, suggérant que des combinaisons d’extraits de M. officinalis avec des médicaments antiviraux existants pourraient améliorer l’efficacité. Nos résultats indiquent également que les extraits de M. officinalis, en particulier l’extrait méthanolique, pourraient être des candidats puissants pour une thérapie antivirale combinée.
Le titre d’infectivité par plages du MERS-CoV-NRCE-HKU270/2013 et du hCoV-19/Egypt/NRC-03/2020 SARS-CoV-2 a été initialement déterminé à 20 × 10² PFU/mL. L’extrait aqueux de M. officinalis a été évalué pour son activité antivirale in vitro contre les infections à MERS-CoV et SARS-CoV-2 dans les cellules Vero E6 à l’aide du test de réduction des plages à quatre concentrations différentes (500, 1000, 2000 et 4000 µg/mL). Les résultats (Fig. [ ]a) ont démontré un effet antiviral dose-dépendant, avec une inhibition du MERS-CoV ne dépassant pas 70 %, tandis que l’inhibition du SARS-CoV-2 dépassait 90 % à la concentration la plus élevée. Cela suggère que le SARS-CoV-2 est plus sensible à l’extrait de M. officinalis que le MERS-CoV, potentiellement en raison de différences dans les mécanismes d’entrée virale ou de variations dans les interactions des protéines d’enveloppe avec les récepteurs de l’hôte. De plus, l’extrait aqueux a présenté une activité antivirale contre H1N1 dans les cellules MDCK à des concentrations de 375, 750, 1500 et 3000 µg/mL (Fig. [ ]b). La concentration la plus élevée (3000 µg/mL) a atteint une inhibition maximale de 80 %, suggérant une efficacité modérée contre le virus grippal. Ces résultats s’alignent sur des études antérieures mettant en évidence les effets antiviraux de M. officinalis contre divers virus à ARN, dont la grippe, le virus herpès simplex et les coronavirus. La plus forte inhibition observée contre le SARS-CoV-2 comparée au MERS-CoV et à H1N1 suggère que les composés bioactifs de M. officinalis, en particulier l’acide rosmarinique, pourraient interférer avec les processus d’entrée et de réplication virales.
Fig. 6 [ ] Test de réduction des plages de M. officinalis (a) contre les virus MERS-CoV et SARS-CoV-2 sur cellules Vero E6 ; (b) contre H1N1 sur cellules MDCK.
L’activité antivirale de l’extrait de M. officinalis contre le MERS-CoV, le SARS-CoV-2 et H1N1 a été évaluée sur la base de ses effets sur l’activité virucide, l’inhibition de la réplication et l’inhibition de l’adsorption, comme illustré dans la (Fig. [ ]a–c). Les résultats suggèrent que le mode d’action principal varie parmi les virus testés, indiquant des différences potentielles dans la sensibilité des structures virales et des mécanismes d’entrée aux composés bioactifs de M. officinalis. Pour le MERS-CoV, M. officinalis a démontré son effet antiviral principalement par un mécanisme virucide, atteignant une inhibition allant jusqu’à 97 % en ciblant la protéine de spicule, conduisant à une inactivation virale directe (Fig. [ ]a). De plus, l’extrait a montré une inhibition modérée de la réplication virale, suggérant une interférence avec la réplication du génome viral. Cependant, l’inhibition de l’adsorption était minimale (~ 10–15 %), indiquant que M. officinalis était inefficace pour empêcher le MERS-CoV de s’attacher aux cellules hôtes. Ce résultat contraste avec des études antérieures montrant que les composés polyphénoliques de M. officinalis peuvent bloquer l’entrée virale. Astani et al. (2012) et Mazzanti et al. (2008) ont rapporté que M. officinalis interfère avec l’adsorption virale en perturbant les glycoprotéines d’enveloppe, particulièrement chez le HSV-1 et d’autres virus enveloppés. La plus faible inhibition de l’adsorption observée pour le MERS-CoV pourrait être due à des différences dans l’usage des récepteurs, puisque le MERS-CoV utilise les récepteurs DPP4 (CD26), contrairement au SARS-CoV-2, qui se lie à l’ACE2.
Fig. 7 [ ] Mode d’action de M. officinalis (a) contre le MERS-CoV ; (b) contre le virus SARS-CoV-2 sur cellules Vero E6 ; et (c) contre H1N1 sur cellules MDCK.
Pour le SARS-CoV-2, M. officinalis a exercé un fort effet virucide (90 % d’inhibition), confirmant sa capacité à inactiver les particules virales avant l’entrée (Fig. [ ]b). De plus, une inhibition modérée a été observée à la fois dans la réplication (60 %) et l’adsorption (30–40 %), suggérant que M. officinalis pourrait partiellement interférer avec la liaison de la protéine de spicule aux récepteurs ACE2. Ces résultats s’alignent sur les résultats d’Astani et al. (2012), qui ont démontré que M. officinalis inhibe l’attachement et l’entrée du HSV-1 en interagissant avec les protéines d’enveloppe virales. L’inhibition modérée de l’adsorption contre le SARS-CoV-2 soutient en outre l’idée que les polyphénols de M. officinalis, tels que l’acide rosmarinique, pourraient se lier aux protéines de spicule virales et altérer leur interaction avec les récepteurs de l’hôte. Ce mécanisme est cohérent avec des études antérieures sur les polyphénols d’origine végétale, dont il a été montré qu’ils bloquent les interactions ACE2-spicule chez le SARS-CoV-2. Pour H1N1, M. officinalis a principalement présenté un effet virucide (85 % d’inhibition), avec une inhibition plus faible observée dans la réplication (40–60 %) et l’adsorption (35 %) (Fig. [ ]c). L’effet observé sur l’inhibition de l’adsorption peut être attribué à la capacité de M. officinalis à interférer avec les récepteurs de l’hémagglutinine (HA), empêchant ainsi la liaison virale aux cellules hôtes. Ce résultat est fortement soutenu par Mehrbod et al. (2021), qui ont rapporté que les polyphénols d’origine végétale inhibent l’attachement viral médié par l’hémagglutinine chez le virus de la grippe A (IAV). En outre, l’inhibition modérée de la réplication de H1N1 s’aligne sur des résultats antérieurs indiquant que M. officinalis supprime la réplication du génome viral en modulant les voies du stress oxydatif de l’hôte.
L’analyse GC-MS des extraits de M. officinalis a révélé une variété de composés bioactifs aux propriétés antivirales, anti-inflammatoires et antioxydantes potentielles (Tableau [ ]). Notamment, l’extrait méthanolique contenait le plus grand nombre de composés (25), suivi de l’éthanol (20) et de l’acétone (9). Les composés clés identifiés incluent l’acide docosahexaénoïque (DHA) et l’acide eicosapentaénoïque (EPA), tous deux connus pour leurs effets anti-inflammatoires et immunomodulateurs, qui peuvent contribuer à l’inhibition virale. La paromomycine, un antibiotique aminoglycoside détecté dans les extraits méthanolique et éthanolique, suggère une possible synergie antimicrobienne. De plus, des acides phénoliques tels que l’acide 3,4-dihydroxycinnamique (acide caféique) et l’acide (R)-2-(3,4-dihydroxy-trans-cinnamoyloxy)-3-(3,4-dihydroxyphényl)propionique (acide trans-rosmarinique) s’alignent sur la tendance commune qui associe la forte activité antivirale de M. officinalis aux composés phénoliques. Ces résultats renforcent M. officinalis comme une riche source de composés bioactifs aux applications thérapeutiques potentielles contre les infections virales.
Tableau 2 [ ] Composés phytochimiques de M. officinalis extraits avec différents solvants.
Une analyse de docking moléculaire a été réalisée sur plus de 270 phytoconstituants de M. officinalis pour identifier les composés potentiels capables d’interagir avec les domaines de liaison au récepteur (RBD) des protéines de spicule du MERS-CoV et du SARS-CoV-2 (PDB ID : 4L72 et 6LZG). Ces composés ont été évalués pour leurs interactions de liaison et leurs scores de docking, ceux présentant des valeurs d’énergie de liaison de −7,2 kcal/mol ou inférieures étant considérés comme des candidats prometteurs pour une activité antivirale (Tableau [ ]). Cinq composés clés ont démontré de fortes affinités de liaison avec de faibles valeurs d’énergie de liaison, indiquant une stabilité potentielle et des interactions efficaces avec le RBD du MERS-CoV. Parmi eux, le 5-méthyl-5 H-naphto[2,3-c]carbazole présentait l’énergie de liaison la plus basse (−7,9 kcal/mol) et formait des interactions hydrophobes avec des longueurs de liaison < 5 Å, suggérant une formation de complexe forte et stable. De plus, le 7 H-dibenzo[b, g]carbazole 7-méthyl avait également une énergie de liaison de −7,9 kcal/mol, formant une liaison hydrogène avec Ser557, renforçant son activité antivirale potentielle. En outre, l’hespéridine a montré une forte affinité en établissant neuf liaisons hydrogène avec des résidus clés dont Ser532, Thr392, Tyr541, Asp539 et Pro394 (Tableau [ ]), renforçant sa stabilité de liaison. Pour le RBD du SARS-CoV-2, le lutéoline-7-glucoside-3′-glucuronide a démontré la liaison la plus forte, avec une énergie de liaison minimale de −9,2 kcal/mol. Ce composé formait neuf liaisons hydrogène avec Arg403, Gln498, Asn501, Gly496, Gln409, Lys417 et Gly416, indiquant une interaction hautement stable. De plus, l’hespéridine a montré une énergie de liaison de −8,6 kcal/mol, formant sept liaisons hydrogène avec Tyr449, Gln498, Gly496, Asn501, Gln409 et Arg403, renforçant son activité inhibitrice potentielle contre le RBD du SARS-CoV-2. En outre, l’acide mélitrique A a présenté une énergie de liaison de −8,4 kcal/mol et formait six liaisons hydrogène avec Arg403, Asn501, Gly496, Tyr453 et Gln409 (Tableau [ ]), soutenant davantage sa pertinence thérapeutique. Au-delà des liaisons hydrogène, ces composés ont également établi des interactions électrostatiques, des interactions hydrophobes et des forces de van der Waals, qui contribuent significativement à la stabilité de la liaison et au potentiel d’inhibition (Fig. [ ] et [ ]). Ces interactions renforcent les affinités de docking moléculaire et suggèrent que les phytoconstituants de M. officinalis pourraient efficacement cibler les RBD du MERS-CoV et du SARS-CoV-2, interférant potentiellement avec l’entrée virale et les interactions avec les récepteurs de l’hôte. Ces résultats de docking s’alignent sur des études antérieures démontrant que les composés phénoliques et les flavonoïdes peuvent interférer avec les processus d’entrée, de fusion et de réplication virales.
Tableau 3 [ ] Score de docking des composés sélectionnés avec la protéine RBD du MERS-CoV et le RBD du SARS-CoV-2.
Tableau 4 [ ] Interactions des résidus d’acides aminés du RBD du MERS-CoV avec les composés identifiés de Melissa officinalis.
Tableau 5 [ ] Interactions des résidus de la protéine RBD du spicule du SARS-CoV-2 avec les ligands au niveau des sites récepteurs actifs.
Fig. 8 [ ] Études de docking moléculaire des quatre principaux composants avec le RBD du MERS-CoV. (A) À gauche, une structure 3D du complexe récepteur-ligands, protéine du domaine de liaison au récepteur (bleu-vert clair), 5-méthyl-5 H-naphto[2,3-c]carbazole (jaune), 7 H-dibenzo[b, g]carbazole 7-méthyl (rose), hespéridine (bleu) et lutéoline-7-glucoside-3′-glucuronide (vert) générée à l’aide du logiciel PyMOL (version 2.5.2). À droite, interaction 2D des ligands avec le RBD du MERS-CoV : (B) 5-méthyl-5 H-naphto[2,3-c]carbazole, (C) 7 H-dibenzo[b, g]carbazole 7-méthyl, (D) hespéridine, (E) lutéoline-7-glucoside-3′-glucuronide à l’aide du logiciel Discovery Studio (v21.1.0.20298).
Fig. 9 [ ] Études de docking moléculaire des quatre principaux composants avec le RBD du spicule du SARS-CoV-2. À gauche, (A) une structure 3D du complexe récepteur-ligands, protéine du domaine de liaison au récepteur (orange clair), lutéoline-7-glucoside-3′-glucuronide (rose), hespéridine (bleu), acide mélitrique A (jaune) et 7 H-dibenzo[b, g]carbazole 7-méthyl (vert) à l’aide du logiciel PyMOL (version 2.5.2). À droite, interaction 2D des ligands avec le RBD du spicule du SARS-CoV-2 : la boule noire indique l’atome de carbone, la boule rouge indique l’atome d’oxygène, la boule bleue indique l’atome d’azote, les lignes rouges en cils indiquent l’interaction hydrophobe entre les ligands, et la chaîne pointillée verte indique la liaison hydrogène formée entre les ligands et les résidus d’acides aminés du RBD. (B) Lutéoline-7-glucoside-3′-glucuronide, (C) hespéridine, (D) acide mélitrique A, (E) 7 H-dibenzo[b, g]carbazole 7-méthyl, générées à l’aide du logiciel LigPlot+ (v.2.2), développé par l’Institut européen de bio-informatique.
Le serveur web SwissADME a été utilisé pour évaluer les propriétés physicochimiques des composés bioactifs identifiés dans les extraits de M. officinalis, en se concentrant sur leur « drug-likeness » et leur biodisponibilité orale. L’analyse était fondée sur la règle des cinq de Lipinski, un critère largement accepté pour évaluer les candidats médicaments oraux.
Parmi les composés analysés, la népétoïdine A, l’acide rosmarinique, le prégnan-20-one 2-hydroxy-5,6-époxy-15-méthyl, le N,N’-bis(carbobenzyloxy)-lysine méthyl(ester), et le triazino[1,2-a]benzimidazol-2-amine 1,4-dihydro-4-(2-méthylphényl) étaient conformes à la règle des cinq de Lipinski, indiquant que ces composés sont probablement biodisponibles par voie orale (Tableau [ ]). Cependant, certains composés ont enfreint une ou plusieurs de ces règles, ce qui peut affecter leur biodisponibilité orale. Notamment, un poids moléculaire élevé, un excès de donneurs/accepteurs de liaisons hydrogène, ou une lipophilie extrême pourraient limiter l’absorption et la perméabilité. Néanmoins, des études antérieures suggèrent que la règle de Lipinski n’est pas un déterminant absolu de l’efficacité d’un médicament, car plusieurs médicaments utilisés en clinique enfreignent ces règles mais restent efficaces via des voies d’administration alternatives. Pour les composés qui ont échoué aux critères de Lipinski, des modifications structurelles ou des formulations alternatives, telles que les prodrogues, la nanoencapsulation ou les systèmes de délivrance de médicaments à base de lipides, pourraient améliorer leur biodisponibilité et leur potentiel thérapeutique.
Tableau 6 [ ] Caractéristiques physicochimiques des composés actifs de Melissa officinalis et leur conformité aux règles de « drug-likeness ».
La valeur LD50 est une étape importante dans le processus de criblage des molécules médicamenteuses puisqu’elle indique le niveau de toxicité des composés ; plus la valeur LD50 est élevée, plus le composé médicamenteux est sûr. Pour calculer la dose LD50, la toxicité de chaque composant chimique a été examinée ; tous les composés relevaient de classes non toxiques. La toxicité prédite par PROTOX-II est résumée dans le (Tableau [ ]). Le 5-méthyl-5 H-naphto[2,3-c]carbazole, le 7 H-dibenzo[b, g]carbazole 7-méthyl, l’acide sagérinique, l’acide ursolique, l’acide oléanolique, l’acide mélitrique A, le [5,9-diméthyl-1-(3-phényl-oxiran-2-yl)-déca-4,8-diénylidène]-(2-phényl-aziridin-1-yl)-amine, le Z,Z,Z-1,4,6,9-nonadécatétraène, le N,N’-bis(carbobenzyloxy)-lysine méthyl(ester), et le triazino[1,2-a]benzimidazol-2-amine 1,4-dihydro-4-(2-méthylphényl)- sont classés en classe 4 (300 mg/kg < LD50 ≤ 2000 mg/kg), ce qui indique que ces composés ont une toxicité acceptable. Le lutéoline-7-glucoside-3′-glucuronide, l’acide bétulinique, la népétoïdine A, l’acide rosmarinique et le prégnan-20-one 2-hydroxy-5,6-époxy-15-méthyl sont prédits comme des composés à faible toxicité aiguë puisqu’ils sont classés en classe 5 (2000 mg/kg < LD50 ≤ 5000 mg/kg). L’hespéridine, le 2-[4-méthyl-6-(2,6,6-triméthylcyclohex-1-ényl)hexa-1,3,5-triényl]cyclohex-1-en-1-carboxaldéhyde et l’arachidonate de méthyle sont classés en classe 6 (LD50 > 5000 mg/kg), ce résultat indiquant que ces composés sont considérés comme non toxiques.
Tableau 7 [ ] Catégories de toxicité et valeurs de LD50 (mg/kg) pour les composants chimiques sélectionnés dérivés de Melissa officinalis.
Cette étude a utilisé un seul lot d’extraits, ce qui limite la reproductibilité des résultats. De plus, bien que le docking in silico fournisse des éclairages théoriques, une validation expérimentale est essentielle pour confirmer les mécanismes proposés. Les recherches futures devraient se concentrer sur l’isolement des composés actifs et l’évaluation de leur efficacité in vivo.
Les recherches futures devraient se concentrer sur l’isolement des composés actifs et l’évaluation de leur efficacité in vivo. De plus, l’optimisation des méthodes d’extraction et l’exploration des effets synergiques avec les traitements antiviraux existants pourraient améliorer le potentiel thérapeutique des extraits de M. officinalis.
Cette étude démontre que les extraits de M. officinalis présentent une activité antivirale significative contre la grippe A (H1N1), le SARS-CoV-2 et le MERS-CoV, mettant en évidence leur potentiel comme agents antiviraux naturels. L’analyse de docking moléculaire pilotée par la bio-informatique a identifié des phytoconstituants clés aux fortes affinités de liaison avec les protéines de spicule du SARS-CoV-2 et du MERS-CoV, suggérant leur potentiel à interférer avec les mécanismes d’entrée et de réplication virales. Nos résultats indiquent que ces composés bioactifs, en particulier les acides phénoliques, les flavonoïdes et les acides gras polyinsaturés, pourraient servir de candidats prometteurs pour le développement de médicaments antiviraux. Cependant, une validation supplémentaire est requise au moyen de tests antiviraux in vitro, d’études mécanistiques et d’évaluations in vivo pour déterminer leur efficacité thérapeutique, leur pharmacocinétique et leurs profils de sécurité. Cette recherche soutient l’exploration continue des agents antiviraux d’origine végétale et souligne le besoin d’une translation clinique des composés dérivés de M. officinalis comme interventions thérapeutiques potentielles contre les virus respiratoires émergents. Les études futures devraient se concentrer sur l’isolement et la caractérisation des composés actifs, l’optimisation de leurs formulations et l’évaluation de leurs effets synergiques avec les traitements antiviraux existants.
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