La plupart des recherches sur les vaccins dans la pandémie actuelle de coronavirus 2019 (COVID-19) se sont concentrées sur le rôle du récepteur de l'enzyme de conversion de l'angiotensine 2 (ACE2) dans la médiation de l'entrée virale dans la cellule hôte. Cependant, une étude récente publiée sur le serveur de pré-impression bioRxiv* en novembre 2020 découvre le rôle majeur joué par le domaine N-terminal du virus SARS-CoV-2 dans l'infection de l'hôte. Cela pourrait être d'une grande utilité pour mesurer l'utilité des anticorps utilisés dans la thérapie plasmatique de convalescence pour COVID-19.
Jusqu'à présent, il a été observé que la protéine de pointe (ou protéine S) du virus s'engage avec le récepteur ACE2 des cellules hôtes, la sous-unité S1 étant impliquée dans la liaison virus-récepteur via le domaine de liaison au récepteur (RBD). La RBD est maintenant universellement reconnue comme étant le principal site ciblé par les anticorps neutralisants.
Cependant, la RBD est structurellement liée au domaine N-terminal (NTD) du protomère de pointe adjacent, et les anticorps monoclonaux contre la NTD neutralisent l'infection, suggérant que «les NTD, ainsi que la RBD, jouent un rôle central dans le SRAS-CoV -2 infection. »
Étude: Le domaine N-terminal de la glycoprotéine de pointe médie l'infection par le SRAS-CoV-2 en s'associant à L-SIGN et DC-SIGN. Crédit d'image: NIAID
Sommaire
Preuve à l'appui du rôle des MTN
Bien que le COVID-19 soit principalement une infection respiratoire, la principale complication dans les cas graves étant la pneumonie, l'ECA2 n'est pas fortement exprimé dans les cellules pulmonaires, se produisant à des niveaux relativement faibles dans les pneumonocytes de type II. Cela a provoqué une confusion compréhensible, à laquelle des découvertes récentes ont montré que les cellules non exprimant ACE2 contiennent également de l'ARN du SRAS-CoV-2. Ainsi, il peut bien y avoir d'autres récepteurs qui permettent au virus de pénétrer dans des organes spécifiques comme les poumons.
Les chercheurs de l'Université d'Osaka, au Japon, ont utilisé une bibliothèque d'ADNc pulmonaire pour identifier les récepteurs potentiels, ainsi que le mécanisme par lequel le virus se propage avec succès à d'autres organes tels que les intestins, le foie, les reins et les vaisseaux sanguins chez les patients infectés.
Criblage de la banque d'ADNc du poumon en utilisant le NTD-Fc du pic SCoV2. a, Le flux de travail du criblage de la bibliothèque d'ADNc pulmonaire. b, les cellules transfectées avec la banque d'ADNc de rétrovirus ont été colorées avec SCoV2-NTD-Fc. Les proportions de cellules colorées avec SCoV2-NTD-Fc sont indiquées. c, électrophorèse sur gel d'agarose d'ADN de gènes dérivés d'une banque d'ADNc amplifiés à partir d'un clone monocellulaire coloré avec SCoV2-NTD-Fc. La bande indiquée a été identifiée comme L-SIGN. d, un clone monocellulaire coloré avec SCoV2-NTD-Fc a été analysé par mAb anti-DC-SIGN et mAb anti-DC / L-SIGN (ligne rouge) ou contrôle (gris ombré).
L-SIGN agit comme un récepteur NTD
Les chercheurs ont découvert que dans tous les cas, les cellules contenant la protéine de pointe virale NTD contenaient également le récepteur L-SIGN et étaient colorées par des anticorps anti-L SIGN. Cela indique, disent-ils, « que L-SIGN est une molécule majeure 86 qui interagit avec SCoV2-NTD dans les poumons. » Notamment, ce récepteur est fortement exprimé dans le poumon, bien que son principal site d'expression soit le foie.
En revanche, aucune cellule ne contenait le RBD.
NTD se lie à L-SIGN / DC-SIGN via des glycanes uniques
L-SIGN et son récepteur DC-SIGN étroitement apparenté se trouvent tous deux dans les poumons. Un autre récepteur appelé CD147 est soupçonné de médier l'infection par le SRAS-CoV-2. Cependant, le chercheur a découvert que seuls les NTD se liaient à la fois au L-SIGN et au DC-SIGN à la surface de la cellule, mais pas à l'ACE2 ou au CD147.
La RBD s'est avérée se lier à ACE2 seul. Là encore, L-SIGN et DC-SIGN sont des ligands de la molécule d'adhésion intercellulaire 3 (ICAM-3), via une chaîne de sucre. Le sucre appelé mannane est un ligand pour ces deux récepteurs, et sa présence supprime nettement la liaison des NTD à l'un ou l'autre des récepteurs ci-dessus. Les chercheurs commentent: «Des glycanes uniques sur NTD de SARS-CoV-2 sur N149 sont impliqués dans l'interaction avec L-SIGN et DC-SIGN. »
L'interaction unique entre le pic NTD du SRAS-CoV-2 et ces récepteurs est reflétée par l'échec du SRAS-CoV NTD, ou des autres coronavirus humains OC43 et HKU1, à faire de même.
Les récepteurs SIGN interviennent dans la fusion membranaire
La fusion membranaire est essentielle à une infection réussie par des virus enveloppés. Les chercheurs ont découvert que la fusion cellule-cellule se produisait lorsque des cellules infectées par la protéine de pointe virale étaient co-cultivées avec des cellules exprimant les SIGNs à leur surface. Cela indique que ces récepteurs provoquent une fusion membranaire une fois que la cellule qui les exprime est ciblée par le virus.
Encore une fois, les chercheurs ont découvert que DC-SIGN, qui était exprimé sur les DC dérivées de monocytes (moDC), mais que le SRAS-CoV-2 ne peut pas produire de fusion membranaire en présence du récepteur CD74. Ainsi, les SIGNs exprimés dans les cellules CD74 négatives sont probablement responsables de la médiation de cette infection.
Deuxièmement, puisque la NTD virale se lie aux moDC, il est possible que le virus attaché au DC-SIGN sur les moDC puisse infecter d'autres cellules, comme le montre une expérience de coculture. Et en effet, non seulement le L-SIGN est exprimé dans les cellules pulmonaires et endothéliales, mais aussi sur les CD et les macrophages spécialisés qui portent le DC-SIGN et qui se trouvent également dans les poumons.
Les chercheurs commentent: «Leur localisation dans le poumon renforce encore le rôle de plus en plus probable de L-SIGN et DC-SIGN en tant que récepteurs de SCoV2 et peut donc être important dans la pathogenèse de la pneumonie.»
Cette infection a été bloquée in vitro par des anticorps anti-DC-SIGN ou par le glycane mannane. La dissémination aisée du virus peut s'expliquer par ce phénomène puisque les DC sont des cellules en circulation.
Les anticorps anti-NTD / RBD neutralisent l'infection par le SRAS-CoV-2 médiée par SIGN
Les anticorps anti-RBD et anti-NTD ont bloqué l'infection par le pseudovirus SARS-CoV-2 sur les cellules portant SIGN, montrant la capacité des anticorps sériques à neutraliser l'infection virale via ces récepteurs, et indiquant que les deux récepteurs jouent un rôle dans le succès infection.
Implications et orientations futures
L'étude jette ainsi un peu de lumière sur la possibilité que le SRAS-CoV-2 puisse agir à travers d'autres récepteurs hôtes, notamment les SIGN, pour provoquer une infection de cellules non porteuses d'ACE2 et une dissémination vers des organes non pulmonaires.
Deuxièmement, l'interaction entre le NTD de ce virus et les SIGNs semble unique au virus actuel puisque ni le virus du SRAS (syndrome respiratoire aigu sévère) ni les coronavirus saisonniers ne montrent une liaison de pic efficace à ces récepteurs. En fait, la protéine de pointe du SRAS-CoV-2 a différents groupes glycanes qui lui sont attachés par rapport aux autres, même le SRAS étroitement apparenté. De plus, le glycane N-lié au résidu 149, qui est principalement responsable de l'interaction NTD-DC-SIGN, est absent de ce dernier et contient un motif pentasaccharidique (GlcNAc2Man3) reconnu par les SIGNs.
Troisièmement, la propagation du virus dans tout le corps et l'apparition de complications graves, y compris la thrombose, peuvent être expliquées par la présence de ces récepteurs sur les cellules endothéliales ainsi que sur de nombreux autres organes du corps. Les enquêteurs expliquent: «En raison de leur migration dans le corps, les CD peuvent fonctionner comme des transporteurs (du SARS-CoV-2) en s'associant au virus via DC-SIGN pour infecter les cellules exprimant ACE2 ou L-SIGN, ce qui à son tour facilite le virus. diffusion dans l'hôte. »
Encore une fois, la présence d'anticorps neutralisants trouvés chez les patients COVID-19 qui ciblent l'infection par le SRAS-CoV-2 par les récepteurs DC-SIGN, indique que la NTD est une cible thérapeutique. Il est important d'observer que la plupart des anticorps monoclonaux de ces patients ne se lient pas à la RBD et que les anticorps neutralisants n'empêchent pas la liaison du pic-ACE2. Cependant, l'anticorps anti-RBD 4A8 a empêché l'infection des cellules portant SIGN par le virus. Ainsi, l'étude confirme la pertinence d'utiliser du plasma de convalescence pour traiter ces patients, en particulier des anticorps ciblant les ATN.
L'étude conclut: «Une analyse plus approfondie de l'infection à médiation par L-SIGN ou DC-SIGN serait importante pour comprendre l'étiologie des maladies liées au SRAS-CoV-2. En outre, cibler l'infection à médiation par SIGN ainsi que l'infection à médiation par ACE2 serait important pour le développement d'un vaccin efficace. »
*Avis important
bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique / les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.
