Tous les matériaux, y compris les bases de données, les logiciels et les réactifs expérimentaux, utilisés dans cette étude sont listés dans le tableau des matériaux. Toutes les procédures expérimentales ont été approuvées par le Comité d’éthique animale de l’hôpital du lac Dushu de Suzhou (numéro de permis : 2410008).
Dépistage des composants actifs et acquisition de cibles de DCQD
Les composants actifs des herbes constitutives rhubarbe, mirabilite, écorce de magnolia et orange amer immature dans la décoction Da-Cheng-Qi (DCQD) ont été sélectionnés à partir de la base de données de pharmacologie des systèmes de médecine traditionnelle chinoise (TCMSP) en utilisant les critères suivants : biodisponibilité orale (OB) ≥30 % et ressemblance avec le médicament (DL) ≥0,18. Les cibles correspondantes des composants actifs identifiés ont ensuite été collectées. Ces seuils sont largement adoptés dans les études de pharmacologie en réseau pour filtrer les composés aux propriétés pharmacocinétiques favorables et au potentiel accru de devenir des molécules similaires aux médicaments34,35. Pour améliorer la fiabilité de la sélection des composés et réduire les biais liés au criblage à base de données unique, la validation croisée a été réalisée à l’aide de la base de données BATMAN-TCM. BATMAN-TCM est une base de données intégrative qui stocke les interactions connues et prédites entre les ingrédients de la MTC et les protéines cibles, facilitant l’exploration des mécanismes pharmacologiques de la MTC et la découverte de médicaments. La version mise à jour 2.0 offre un ensemble de données TTI considérablement élargi et des fonctionnalités améliorées, ce qui en fait une ressource précieuse pour comprendre les mécanismes moléculaires de la MTC et développer de nouveaux traitements pour les maladies complexes. Les composés sans cibles prédites ou avec des scores de cibles BATMAN-TCM inférieurs à 20 ont été exclus. De plus, des composés avec des valeurs d’OB relativement faibles mais avec des cibles prédites dans BATMAN-TCM et des activités pharmacologiques bien documentées (par exemple, anthraquinones et flavonoïdes) ont été conservés grâce à la curation de la littérature. Pour réduire davantage les composants potentiels faussement positifs, les hormones endogènes et les substances similaires à des neurotransmetteurs (par exemple, la progestérone et la sérotonine) ont été éliminées manuellement. L’ensemble composé final a été utilisé pour la prédiction ultérieure des cibles et la construction du réseau. Le flux de travail détaillé est illustré dans la Figure Supplémentaire 1. La liste finale des composants actifs est fournie dans le Tableau Supplémentaire 1.
Les identifiants SMILES (une méthode de notation linéaire utilisant des chaînes ASCII pour décrire la structure chimique des molécules. En employant des symboles et règles spécifiques, il encode atomes, liaisons chimiques et topologie moléculaire en une chaîne continue de caractères sans espaces, permettant un stockage et une transmission concis, non ambiguës et lisibles par ordinateur de chaque composant actif ont été extraits de la base de données PubChem et les cibles potentielles ont été prédites à l’aide de la prédiction suisse de cibles, avec le paramètre de l’organisme réglé sur « Homo sapiens » et un seuil de probabilité de >0 appliqué. Les ensembles de cibles obtenus à partir des deux bases de données ont été fusionnés, et les entrées en double ont été supprimées pour générer l’ensemble de cibles candidates finale pour le DCQD.
Il est important de noter que Mirabilitum (Mangxiao, Na₂SO₄·10H₂O), un médicament minéral dans le DCQD, n’est pas inclus dans les bases de données TCMSP ou autres bases de données composés-cibles similaires. Par conséquent, en raison de cette limitation de la base de données, le réseau composant-cible construit dans cette étude n’englobe pas les contributions potentielles de Mirabilitum. Le réseau repose donc sur les constituants phytochimiques des trois autres composants herbaciques : Rheum palmatum, Magnolia officinalis et Citrus aurantium.
Analyse d’enrichissement des cibles DCQD
Les cibles DCQD ont été importées dans la base de données Metascape pour une analyse d’enrichissement, l’espèce étant limitée à « Homo sapiens ». Des analyses d’enrichissement de l’ontologie génique (GO) et de l’encyclopédie des gènes et génomes de Kyoto (KEGG) ont été réalisées, les premières englobant les processus biologiques (BP), les composants cellulaires (CC) et les fonctions moléculaires (MF). Les 6 premiers résultats d’enrichissement GO et les 20 premiers résultats d’enrichissement KEGG ont été sélectionnés. Les graphiques de barres KEGG et GO ont été générés à l’aide de l’outil en ligne de bioinformatique. Les données ont été importées via le package DOSE dans R pour construire le diagramme en barres de l’ontologie de la maladie (DO).
Construction du réseau « Herbal Medicine-Component-Target »
Les composants pertinents de DCQD et leurs cibles correspondantes ont été importés dans Cytoscape 3.10.3 pour construire un schéma réseau illustrant les relations « médecine à base de plantes-composant-cible ». Le plugin CytoNCA a été utilisé pour calculer les valeurs de degré, et les 5 principaux composants actifs ont été sélectionnés selon le classement.
Récupération des cibles ARDS à partir de bases de données publiques
En utilisant « syndrome de détresse respiratoire aiguë » comme mot-clé, les cibles liées au SDRA ont été extraites des bases de données OMIM et GeneCards. Dans les Cartes Génétiques, des cibles avec un score de pertinence >5 étaient sélectionnées. Après fusion et suppression des doublons des deux bases de données, un ensemble de cibles candidates pour ARDS a été obtenu.
Analyse bioinformatique
Le jeu de données GSE32707 lié à la sepsis-ARDS (plateforme GPL570, n = 45), comprenant des données RNA-seq provenant de cellules mononucléaires du sang périphérique de 30 patients atteints de SDRA induit par septicémie et de 15 témoins sains, a été téléchargé depuis la base de données GEO du NCBI. Les données étaient importées via le package GEOquery dans R, et la normalisation était effectuée à l’aide du package limma pour minimiser la variabilité entre échantillons. Les gènes différenciellement exprimés (DEG) ont été identifiés à l’aide des seuils |log 2FC| > 1 et p < 0,05. La visualisation a été réalisée via des graphiques volcaniques et des cartes thermiques. Des analyses d’enrichissement GO et KEGG ont été réalisées pour l’analyse des voies, avec des résultats présentés sous forme de diagrammes à bulles et de diagrammes en barres.
Prédiction des cibles potentielles pour la DCQD dans le traitement du SDRA
Un diagramme de Venn a été généré à l’aide de l’outil en ligne bioinformatique pour comparer les DEG, les cibles liées à l’ARDS issues de bases de données publiques et les cibles de médicaments DCQD, identifiant ainsi les cibles thérapeutiques potentielles de la DCQD pour le SDRA.
Construction du réseau d’interactions protéine-protéine (IPP) et dépistage des cibles principales
Les cibles qui se chevauchent ont été importées dans la base de données STRING avec l’espèce définie sur « Homo sapiens » et un seuil de score d’interaction de 0,4. Les données du réseau PPI ont été exportées au format TSV et visualisées à l’aide de Cytoscape 3.10.3. Le plugin CytoHubba a été utilisé pour filtrer les 10 principales cibles en fonction du MCC, du MNC, du degré, de l’EPC, de l’intermédiaire, de la proximité, de la radialité et des scores de stress. L’intersection de ces cibles a donné 5 cibles principales.
Construction du réseau « Phytothérapie-Composant-Cible-Maladie »
Sur la base des cibles qui se chevauchent, les composants DCQD correspondants ont été identifiés. Les composants concernés, ainsi que leurs cibles associées et leurs liens avec la maladie, ont été importés dans Cytoscape 3.10.3 pour construire un schéma en réseau illustrant les relations « médecine à base de plantes, composant-cible maladie ».
Analyse d’enrichissement des cibles principales et construction du réseau « composant-médecine à base de plantes, cible-pathway de la maladie »
Pour explorer les fonctions biologiques potentielles et les voies de signalisation clés de la DCQD dans le traitement du SDRA, les cibles principales ont été soumises à des analyses d’enrichissement GO et KEGG dans Metascape (espèce : « Homo sapiens »). Les 10 meilleurs résultats de GO et les 13 premiers des résultats d’enrichissement KEGG ont été sélectionnés. La visualisation a été réalisée à l’aide d’outils bioinformatiques pour générer des graphiques de bulles KEGG, des graphiques en barres GO et des graphiques de bulles de Sankey. De plus, sur la base des résultats d’enrichissement fonctionnel, un diagramme en réseau a été construit dans Cytoscape 3.10.3 pour illustrer les relations « composante de médecine à base de plantes, cible et voie maladie ».
Amarrage moléculaire et visualisation
Les structures moléculaires secondaires des composés ont été extraites de la base de données PubChem, tandis que les structures 3D des cibles principales ont été obtenues à partir de la base de données PDB (http://www.rcsb.org/). Les molécules d’eau et les résidus d’acides aminés ont été éliminés à l’aide de PyMOL. Les protéines cibles et les composés étaient importés dans l’AutoDock pour un amarrage moléculaire afin de calculer les énergies de liaison. La visualisation a été réalisée à l’aide de PyMOL. Une carte thermique d’énergie de liaison a été générée à l’aide du package pheatmap dans R, avec des cibles centrales sur l’axe des x, des composés sur l’axe des y, et un gradient de couleur représentant les énergies de liaison. Des diagrammes d’interaction bidimensionnels des résultats d’amarrage ont été générés à l’aide de Discovery Studio Visualizer 4.5. Un docking moléculaire a été réalisé pour évaluer la faisabilité de la liaison entre les composés et les cibles, plutôt que pour prédire l’efficacité inhibitrice réelle.
Construction du modèle souris ARDS
Cette étude a été approuvée par le comité d’éthique médicale de l’hôpital Dushu Lake de Suzhou (2410008). Des mâles en bonne santé de C57BL/6J (n = 30 ; 20 ± 5 g) ont été obtenus. Les souris ont été divisées en groupe témoin (n = 10), groupe LPS (n = 10, LPS 10 mg/kg) et groupe DCQD (n = 10, recevant DCQD 0,9 g/kg par gavage oral combiné à LPS 10 mg/kg). Les souris du groupe LPS ont reçu une injection intrapéritonéale de LPS. Les souris du groupe DCQD ont reçu une DCQD de 0,9 g/kg par gavage oral immédiatement après l’injection intrapéritonéale de LPS. Les mesures ont été prises immédiatement avant et après l’extraction pulmonaire de toutes les souris. Par la suite, les tissus pulmonaires étaient stockés à -80 °C.
Analyse du Western blot (WB)
Les protéines ont été isolées à partir de lysats de tissus pulmonaires de souris, et leurs concentrations ont été mesurées à l’aide d’un kit de quantification des protéines BCA. Par la suite, les protéines ont été dénaturées en ébullition à 95 °C pendant 10 minutes. Les protéines dénaturées ont été séparées sur un gel SDS-PAGE à 10 % préparé avec un kit de préparation de gel, puis transférées dans une membrane PVDF. Pour éviter la liaison non spécifique, les membranes du PVDF ont été bloquées à température ambiante pendant 5 minutes à l’aide d’un tampon de blocage rapide sans protéines. Après lavage avec PBST, les membranes ont été incubées toute la nuit à 4 °C avec des anticorps primaires contre MMP9, HSP90, MYC et ARG1. Après un autre lavage avec PBST, les membranes ont été incubées pendant 2 heures à température ambiante avec de l’IgG(H+L) anti-lapin, conjugué à HRP. Enfin, le substrat du kit de détection de chimiluminescence ultra-sensible a été appliqué, et des bandes protéiques chimiluminescentes ont été détectées à l’aide d’un système d’imagerie chimiluminescence BIO-RAD. L’analyse en niveaux de gris a été réalisée avec ImageJ. Les anticorps utilisés dans cette expérience sont listés dans le Tableau Supplémentaire 2.
Analyse par immunosorbent lié aux enzymes (ELISA)
Premièrement, le liquide de lavage bronchoalvéolaire (BALF) a été prélevé en effectuant trois lavages avec 2 mL de solution saline. Les fluides de lavage obtenus ont été regroupés et centrifugés à 10 000 g pendant 10 minutes pour retirer les cellules. Le surnageant était ensuite aspiré et stocké congelé dans de l’azote liquide. Par la suite, les concentrations de cytokines cibles ont été déterminées selon les instructions du fabricant à l’aide du kit IL-6 ELISA, du kit IL-18 ELISA de la souris et du kit ELISA TNF-alpha de la souris. Ensuite, la plaque de réaction était placée dans un lecteur de microplaque, et la valeur de densité optique (OD) de chaque puits était mesurée à une longueur d’onde de 450 nm, le puits de contrôle blanc étant utilisé pour zéro ajustement. Enfin, une courbe standard a été tracée à partir des concentrations et des valeurs OD correspondantes des étalons. La concentration du facteur cible dans chaque échantillon a été calculée selon l’équation de la courbe standard.
Analyse statistique
Les données ont été analysées à l’aide de GraphPad Prism 10.1.2. La signification des différences entre les groupes a été évaluée statistiquement par analyse unidirectionnelle de la variance ou test t de Student. Si la valeur de P est inférieure à 0,05, la différence est considérée comme significative ; si la valeur P est inférieure à 0,01, elle est considérée comme très significative.