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1. Transfection à haute efficacité des cellules dérivées de HEK293T utilisant la polyéthylène ramifiée (PEI)
REMARQUE : Effectuer toutes les étapes dans une armoire de biosécurité en utilisant la technique aseptique standard et les procédures BSL-2. Utiliser des cellules dérivées de HEK293T pour la transfection et la génération de virus pseudotypés. Dans cette méthode, les cellules sont transfectées dans des plaques de 6 puits traitées en culture cellulaire. La solution de stock PEI est préparée comme décrit précédemment par Yang et ses collègues (2017)12. Avant de procéder à la triple transfection pour générer le pseudovirus, il est conseillé d’optimiser la meilleure proportion d’ADN par plasmide du PEI afin d’assurer une efficacité de transfection élevée (plus de 70-80 %). Cette optimisation doit être réalisée par la transfection d’un plasmide exprimant une protéine fluorescente verte (GFP), puis par la vérification de la proportion de cellules fluorescentes à l’aide d’un microscope à fluorescence. Pour cette optimisation, maintenir l’ADN plasmidique constant à 2,5 μg par puits et tester plusieurs quantités de PEI, dans la plage de 1 à 20 μL. Voici les meilleures conditions pour ces lots de cellules et PEI, composés de 5 μL de solution de type PEI (1 mg/mL) et 2,5 μg de plasmide exprimant GFP par puits dans une plaque à 6 puits.
- Semez 7,5 x10 cellules dérivées de HEK293 par puits dans une plaque de culture tissulaire à 6 puits, dans un volume total de 2 mL par puits de milieu complet (DMEM-C : Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium complété avec 10 % de sérum fœtal bovin inactivé à la chaleur (FBS), 20 mM d’acide 4-(2-hydroxyétyl)-1-piperazine-éthanessulfonique (HEPES), 100 UI/mL de pénicilline et 100 μg/mL de streptomycine) 24 heures avant la transfection.
REMARQUE : Lors de l’ensemencement des cellules, évitez de déplacer la plaque de culture tissulaire en mouvements circulaires, car cela peut entraîner une agrégation cellulaire au centre des puits, entraînant une distribution cellulaire irrégulière et une efficacité de transfection inférieure. Une plaque à 6 puits suffit pour une expérience, incluant un puits comme contrôle cellulaire (non transfecté), et le reste de la plaque pour tester plusieurs proportions d’ADN plasmidique PEI.
- Incubez les cellules à 37 °C avec 5 % de CO₂ pendant la nuit. Le lendemain, assurez-vous que les cellules sont à environ 50-60 % de confluent.
- Le jour de la transfection, préparez les complexes d’ADN plasmidique PEI dans des tubes microcentrifuges stériles de 1,5 mL.
- Pour chaque puits, préparez un tube de solution PEI contenant 5 μL de stock PEI (1 mg/mL) dans 50 μL de milieu sérique réduit, et un tube de solution d’ADN contenant 2,5 μg du plasmide exprimant la GFP, dans 50 μL du même milieu.
- Si plusieurs puits doivent être transfectés, les solutions peuvent être agrandies en conséquence. Mélangez brièvement chaque tube avec un vortex et tournez vers le bas pendant 5 secondes. Incubez les tubes à température ambiante (RT) pendant 10 minutes.
- Pendant cette incubation, retirez soigneusement le milieu de chaque puits de la plaque à 6 puits, évitant ainsi la perturbation de la monocouche cellulaire. Remplacez soigneusement par 1 mL/puits de milieu de transfection complet (DMEM-T, comme le DMEM-C, mais sans antibiotiques).
- Préparez le complexe de transfection. Après les 10 minutes d’incubation, ajoutez les 50 μl du tube de solution d’ADN au tube de solution PEI. Mélangez rapidement en pipettant six fois et incubez à RT pendant exactement 3 minutes. On ajoute immédiatement un complexe goutte à goutte aux cellules de chaque puits correspondant.
- Scellez les bordures de la plaque avec du parafilm et une centrifugeuse à 1 000 x g pendant 30 minutes en RT, sans frein, à l’aide d’un disque à bascule et d’un godet à plaque.
- Après centrifugation, retirez doucement le parafilm et faites couver la plaque à 37 °C, 5 % de CO₂ pendant 3 heures.
- Après l’incubation, retirez doucement le milieu de transfection de chaque puits et remplacez-le lentement par 2 mL de DMEM-C préchauffé par puits.
- Incuber les cellules transfectées à 37 °C avec 5 % de CO₂ pendant 48 heures.
- Évaluer l’efficacité de la transfection par expression GFP à l’aide de la microscopie à fluorescence. La fréquence des cellules fluorescentes doit être supérieure à 70-80 % (Figure 1). Cela est crucial pour l’efficacité de la méthode suivante de la section 2.
2. Génération de particules pseudovirales pseudotypées par spik- et VSV-G par le SARS-CoV-2
REMARQUE : Cette méthode utilise la même procédure que la section 1, sauf qu’au lieu d’utiliser le plasmide GFP, les cellules seront co-transfectées avec les trois plasmides nécessaires à la génération de virus pseudotypés, en utilisant les conditions optimales de transfection pour assurer une efficacité de transfection élevée. Le protocole utilise également des cellules dérivées de HEK293T dans des plaques à 6 puits, suffisantes pour les trois conditions requises suivantes : a) cellules non transfectées (un puits), b) cellules transfectées uniquement avec le plasmide d’emballage MLV et le vecteur de transfert rapporteur luciférase (un puits ; pseudovirus sans pointe) et c) cellules transfectées avec ces deux plasmides et le plasmide exprimant des pics pour générer des virus pseudotypés SARS-CoV-2 (quatre puits). Le plasmide exprimant le pic utilisé ici code pour le pic de la souche de Wuhan du SARS-CoV-2, et contient des modifications de séquence permettant une présentation efficace de la protéine dans les PV. Le pseudovirus sans pic sera nécessaire en contrôle plus tard lors des infections, afin de valider l’entrée dépendante du pic dans les cellules permissives. De même, les VSV-G-PV sont générés selon le même plan expérimental pour être utilisés ultérieurement comme contre-criblage de composés inhibiteurs potentiels. Si un volume plus important de pseudovirus est requis, le protocole peut être réduit à deux plaques de 6 puits, ce qui peut également être pratique pour l’étape de centrifugation des plaques.
- La veille de la transfection, semez les cellules dérivées de HEK293T en deux plaques à 6 puits, comme décrit à la section 1. Utilisez une plaque pour la génération de SPV-PV et l’autre pour les VSV-G-PV.
- Le jour de la transfection, préparez les mélanges de transfection comme indiqué dans le tableau 1, en suivant l’étape 1.3.
REMARQUE : La solution PEI est préparée comme indiquéprécédemment 12. Les plasmides pCMV-MLVgagpol et pTG-Luc ont été obtenus de Millet et Whittaker8. Le plasmide pVSV-G a été obtenu auprès de Gee et al. 202013. Tous les plasmides doivent être préparés à l’avance sous forme de préparations de haute qualité, exemptes d’endotoxines. Il est recommandé d’utiliser des kits maxiprep disponibles dans le commerce, avec une dernière étape de filtration stérile via un filtre à seringue à faible liaison de 0,2 μm.
- Mélangez chaque tube comme décrit dans la section 1 et éclovez à la RT pendant 10 minutes.
- Pendant cette incubation, retirez soigneusement le milieu de chaque puits des plaques à 6 puits, évitant ainsi la perturbation de la monocouche cellulaire. Remplacez lentement par 1 mL de milieu DMEM-T préchauffé dans chaque puits, en veillant à ce que le milieu descende le long de la paroi du puits et non directement sur les cellules.
- Préparez les complexes de transfection comme décrit à la section 1 et transfectez les cellules en suivant le protocole précédemment décrit.
- Après l’incubation de 48 heures post-transfection, on collecte les surnatants, on les transfère dans des tubes centrifugeuses coniques stériles de 50 mL, puis on centrifuge à 290 x g pendant 7 minutes à 4 °C. Collectez le surnageant sans cellules et filtrez-le à l’aide d’une unité de filtration stérile en bouteille à fluorure de polyvinylidène (PVDF), à 0,45 μm. Préparez des aliquotes de 1 mL et conservez-les à -80 °C.
REMARQUE : Les particules pseudotypées restent stables à -80 °C pendant plusieurs mois. Évitez les cycles répétés de gel-dégel pour préserver l’infectieux.
| Pour les pics-PV du SARS-CoV-2 (par puits) | Pour les VSV-G-PV (par puits) | Pour les PV sans pics (par puits) |
| Solution pour l’Î.-É.-É. : | | | |
| PEI (1 mg/ml)1 | 5 μL | 5 μL | 5 μL |
| Milieu sérique réduit | 45 μL | 45 μL | 45 μL |
| Solution d’ADN plasmidique :2 | | | |
| pCMV-MLVgagpol | 0,79 μg | 0,79 μg | 0,79 μg |
| pTG-luc | 0,92 μg | 0,92 μg | 0,92 μg |
| Pointe pUNO1 | 0,79 μg | - | - |
| pVSV-G | - | 0,79 μg | - |
| Milieu sérique réduit | à 50 μL | à 50 μL | Jusqu’à 50 μL |
Tableau 1 : Préparation des mélanges de transfection pour la génération de PV.
3. Titrage des particules pseudotypées SARS-CoV-2 et VSV-G
REMARQUE : Cette étape est essentielle pour confirmer que les particules pseudotypées produites sont infectieuses et pour déterminer le volume effectif minimum requis pour des applications en aval telles que le criblage des composés. La titration doit être effectuée pour chaque nouveau lot de pseudovirus. À cette fin, les cellules très sensibles à l’infection par le SARS-CoV-2 (cellules HSI) sont infectées par des quantités décroissantes des virus pseudotypés. L’entrée des pseudovirus, médiée par l’interaction spike-humain ACE2, ou par le VSV-G avec d’autres récepteurs cellulaires, est surveillée 72 heures plus tard par la détection de l’activité luciférase dans un test de luminescence.
- La veille de la transduction, semez 2,5 x 10 4cellules HSI par puits dans une plaque de culture tissulaire de 96 puits, dans 50 μL de milieu complet (DMEM-C). Préparez trois puits pour chaque quantité de pseudovirus à tester, et incluez des puits pour l’infection, également pour les pseudovirus sans pointe, et pour les cellules non infectées. Incubez la plaque à 37 °C avec 5 % de CO₂ pendant la nuit.
- Le jour de la transduction, décongelez une aliquote de chaque lot de pseudovirus pour tester sur glace et mélanger doucement par inversion. Incluez également une aliquote du contrôle sans pointe. Ajouter directement à chaque puits plusieurs quantités de préparation du pseudovirus (100, 50, 25, 12,5, 6,2, 3,1, 1,5 et 0,8 μL). Ajustez les volumes de tous les puits à 150 μL avec du DMEM-C.
- Scellez la plaque avec un parafilm et une centrifugeuse à 2 500 × g pendant 45 minutes en RT, sans frein.
- Retirez le parafilm et faites éclore la plaque pendant 72 heures à 37 °C, 5 % de CO₂.
- Après l’incubation, préparez-vous pour le test de luciférase en suivant les instructions du fabricant. Dégel le substrat de luciférase (stocké à -80 °C) et 5x tampon de lyse pour l’essai luciférase (stocké à -20 °C) et s’équilibrer à RT (10-15 min).
- Diluez le tampon de lyse du test de luciférase à 1x avec de l’eau stérile. Préparez au moins 3 mL.
- Aspirez lentement et prudemment le surnageant de chaque puits à l’aide d’une pipette multicanal.
- Ajoutez 30 μL de tampon de lyse 1x à chaque puits à l’aide d’une pipette multicanal. Placez la plaque dans un vibrateur de plaques pendant 10 minutes à 150 tr/min, en RT. Vérifiez la lyse complète sous un microscope inversé (toutes les cellules doivent être lysées et non distinguables à l’examen visuel).
REMARQUE : Préparez à l’avance le lecteur de microplaques pour effectuer la détection de luminescence immédiatement après l’ajout du substrat afin d’assurer la cohérence et d’éviter la dégradation du signal.
- Transférez les lysats sur une plaque blanche opaque, à 96 puits.
- Ajoutez 50 μL de substrat de luciférase à chaque puits et mélangez brièvement en déplaçant la plaque en mouvement circulaire. Placez la plaque dans le luminomètre et mesurez la luminescence.
- Analysez les données obtenues.
- Vérifiez que les contrôles donnent les valeurs de luminescence attendues. Assurez-vous que les cellules non infectées offrent des valeurs de luminescence de fond très faibles.
REMARQUE : Les cellules infectées par le pseudovirus sans pointe doivent donner des valeurs au niveau des cellules non infectées, et celles infectées par des quantités décroissantes de pseudovirus présentant des pics doivent présenter des valeurs élevées de luminescence dépendantes de la dose (Figure 2). Les valeurs de luminescence générées par les VSV-G-PV sont généralement bien supérieures à celles des spike-PV, soit environ un ou deux ordres de grandeur.
- Pour les dépistages ultérieurs, sélectionnez la quantité de pseudovirus qui génère un signal au moins cent à mille fois supérieur à celui des cellules non infectées.
4. Dépistage des composés pour l’inhibition de l’entrée pseudovirale à l’aide de spike-PVs
- Semez 2,5 x 104 cellules HSI par puits dans 50 μL de milieu complet (DMEM-C) dans une plaque à 96 puits, comme décrit à la section 3. Incuber toute la nuit à 37 °C, 5 % de CO₂.
- Considérons un design de plaques incluant les colonnes 1 à 11 pour les composés plus le pseudovirus, et la colonne 12 pour les témoins. Dans la colonne 12, allouez quatre puits pour le contrôle viral (pseudovirus uniquement) et quatre puits pour les cellules non infectées et non traitées.
- Le lendemain, préparez des dilutions en série (1:3) de composés à tester, à partir de 50 μM (concentrations finales lors des infections : 50, 16,6, 5,5, 1,8, 0,6, 0,2 et 0,06 μM), dans du DMEM-C contenant 0,5 % de DMSO.
- Pour plus de commodité, préparez les dilutions dans une « plaque de dilution » séparée de 96 puits, où les dilutions en série sont d’abord effectuées puis transférées (50 μL) sur la plaque contenant les cellules.
- Si le nombre de composés est très élevé, de l’ordre de centaines ou plus, réduisez cette première série de dilution à environ 4 points, en utilisant un seul puits par point de dilution, et envisagez un pré-filtrage. Ensuite, on reteste les impacts potentiels en utilisant des dilutions sérielles à 7 points, 1:3, avec trois réplications, en partant de la même concentration de 50 μM.
- Une fois les dilutions des composés prêtes, aspirez doucement le milieu des cellules à l’aide d’une pipette multicanal et ajoutez 50 μL de dilutions composées aux puits correspondants. Incuber pendant 1 heure à 37 °C, 5 % de CO₂. Pour les contrôles de la colonne 12, ajoutez uniquement DMEM-C.
- Sans retirer les composés, ajoutez à chaque puits la quantité prédéterminée de pseudovirus SARS-CoV-2 pseudotypé, dans un volume de 50 μL de milieu complet, contenant les composés aux mêmes concentrations. Scellez les plaques avec du parafilm.
- Centrifugez la plaque à 2 500 × g pendant 45 minutes en retrait sans frein, puis retirez le parafilm et incubez à 37 °C, 5 % deCO2 pendant 72 heures.
- Procéder à la quantification de l’infectiosité basée sur la luciférase comme décrit à la section 3.
- Effectuer une analyse de données.
- Exportez les valeurs de luminescence dans un tableau Excel pour formater les données afin de les importer ultérieurement dans un logiciel d’analyse et de graphique.
- Préparez des graphiques à barres représentant la moyenne de chaque point de concentration, y compris l’erreur standard des barres moyennes. On retrouve également les valeurs obtenues à partir de contrôles positifs (PV seuls) et négatifs (cellules non infectées).
REMARQUE : Les résultats du test sont considérés comme valides si 1) les cellules non infectées montrent des valeurs très faibles, 2) les PVs contrôles montrent des valeurs élevées, 3) le contrôle positif de l’inhibition (c’est-à-dire arbidol ou hACE2-Fc) montre une inhibition de l’infection, de manière dépendant de la dose (Figure 3A, B).
- Ensuite, observez les valeurs produites par des composés inconnus pour évaluer s’il existe une inhibition et un effet dépendant de la dose. Si tel est le cas, soumettez ces composés à des analyses confirmatoires supplémentaires.
REMARQUE : Pour une confirmation supplémentaire des impacts potentiels, suivez les étapes suivantes. Commencez par retester les composés potentiels comme suggéré à l’étape 4.2. Si l’effet de réponse à la dose est confirmé, effectuez alors un contre-criblage utilisant la même série de dilution mais en infectant avec les VSV-G-PV. Ce test est important pour vérifier si l’inhibition de l’entrée est spécifique à l’interaction spike-ACE2, et non due à une interférence à une autre étape ultérieure de la production de la luciférase dans les cellules infectées (Figure 3A, B). Ici, le composé positif ne doit pas présenter d’activité inhibitrice contre les VSV-G-PV. Si tel est le cas, alors la même série de concentrations devrait être testée pour la cytotoxicité à l’aide d’un test de viabilité cellulaire (test MTT, illustré à la section 5). En résumé, un composé potentiel de choc devrait montrer une inhibition des pics-PV du SARS-CoV-2, aucune ou moindre inhibition des VSV-G-PV, et aucune, ou du moins une inhibition beaucoup plus faible de la viabilité des cellules. L’ajustement d’une courbe dose-réponse à partir des données de luminescence permettra d’estimer la concentration inhibitrice demi-maximale (IC50) pour l’inhibition des PV, et une concentration cytotoxique demi-maximale (CC50) à partir du test de viabilité. Le rapport CC50 / IC50 est utilisé pour calculer l’indice de sélectivité (SI), qui est un indicateur important de l’utilité potentielle du composé positif. Pour l’analyse des courbes dose-réponse et l’estimation de l’IC50 et du CC50 , des procédures très détaillées ont étédécrites 14.
5. Essai de viabilité cellulaire basé sur MTT
- Semez 2,5 x 104 cellules HSI par puits dans 50 μL de DMEM-C dans une plaque à 96 puits. Incubez la plaque toute la nuit à 37 °C, 5 % de CO₂. Assurez-vous que les cellules soient à environ 50 % de confluence le lendemain. Préparer suffisamment de puits, en tenant compte de toutes les différentes concentrations du composé à évaluer, des cellules non traitées et des puits vierges contenant uniquement un milieu, en triple exemplaire. Tester les composés potentiels de choque aux mêmes concentrations évaluées dans l’analyse d’inhibition d’entrée PV.
- Après l’incubation, retirez soigneusement le milieu et remplacez-le par 100 μL de milieu complet contenant différentes concentrations du composé à évaluer, à 0,5 % de DMSO.
- Centrifugez la plaque à 2 500 × g pendant 45 minutes en temps de réflexion sans frein et incubez pendant 72 heures à 37 °C, 5 % de CO₂. Cette étape est incluse pour traiter les cellules exactement comme dans la section précédente, sauf pour l’ajout des PV.
- Préparez une solution de 0,5 mg/mL de MTT avec du DMEM. Stérilisez en filtrant à 0,2 μm et gardez dans l’obscurité.
REMARQUE : Le bromure de 3-(4,5-diméthyl-2-thiazolyl)-2,5-diphényl-2H-tétrazolium (MTT) est sensible à la lumière. Il doit être conservé gelé, dans le noir.
- Retirez soigneusement le milieu de chaque puits et remplacez-le par 100 μL de solution MTT. Incubez pendant 2 heures à 37 °C, 5 % de CO2.
- Pendant cette incubation, préparez une solution de solubilisation contenant 40 mM de HCl en alcool isopropylique.
- Retirez soigneusement la solution MTT à l’aide d’une pipette multicanal, sans perturber les cristaux de formazan au fond de chaque puits.
- Ajoutez 100 μL de solution de solubilisation à chaque puits. Enveloppez l’assiette dans du papier aluminium et placez-la sur un shaker à assiettes à 150 tr/min pendant 15 minutes.
- Enregistrez l’absorption à 570 nm et 630 nm.
- Effectuer une analyse de données.
- En utilisant les valeurs brutes de densité optique, soustrayez les valeurs obtenues à 630 nm de celles obtenues à 570 nm pour chaque puits. Ensuite, faites la moyenne des valeurs corrigées des puits de cellules non traitées. Considérez ces cellules non traitées comme 100 % viables.
- Normalisez ensuite les valeurs des cellules traitées par rapport aux puits des cellules non traitées, en utilisant la formule suivante :
Viabilité ( %) = 
- Tracez les pourcentages de viabilité sous forme de barres représentant la moyenne des réplications ±±erreur standard de la moyenne. Effectuer une analyse statistique supplémentaire pour comparer les groupes en utilisant des procédures mises en œuvre dans un logiciel d’analyse de données et de graphisme, comparant les viabilités à différentes concentrations avec celles des cellules non traitées.
- Comparez les moyennes de chaque point de concentration avec celles des cellules traitées uniquement par DMSO utilisant le test post-test non paramétrique de Kruskal-Wallis avec Dunn (les différences sont considérées comme significatives à des valeurs p < 0,05). Pour tracer une courbe dose-réponse et estimer le CC50 à partir des valeurs OD, vérifiez la procédure rapportée ailleurs14.