Depuis le début de la pandémie de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), de nombreux gouvernements ont à la fois imposé et supprimé des mesures de confinement. Avec les programmes de vaccination de masse dans les pays développés, le risque était supposé diminuer. Cependant, de nombreuses nouvelles variantes continuent d’apparaître, et le nombre de cas d’infections par rupture vaccinale augmente.
Étude : Le rôle structurel du fond génétique SARS-CoV-2 dans l’émergence et le succès des mutations de pointe : le cas de la mutation de pointe A222V. Crédit d’image : solarseven/Shutterstock
Des chercheurs du Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas ont étudié l’une des mutations qui apparaissent généralement dans la variante Delta. Une version préimprimée de l’étude est disponible sur le site bioRxiv* serveur pendant que l’article est soumis à une évaluation par les pairs.
L’étude
La plupart des variantes présentent des mutations dans la protéine de pointe, en particulier le domaine de liaison au récepteur (RBD) de la sous-unité S1. Le RBD se lie à l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) pour permettre l’entrée des cellules virales. De nombreuses mutations présentes dans les variantes préoccupantes modifient la conformation de la protéine de pointe : en tant qu’homotrimère, chacun des monomères individuels peut prendre deux positions « haut » et « bas ». Ces mutations ont tendance à modifier la proportion de protéines qui prennent chaque position.
S:A222V a été vu pour la première fois dans une sous-lignée espagnole du SRAS-CoV-2, B.1.177, en 2020 et a depuis été observé dans près de 300 000 séquences dans 123 pays. Il se produit presque exclusivement à côté d’une autre mutation, S:D615G. Il s’est propagé à plusieurs autres sous-lignées, dont environ 10 % des lignées Delta. Il a également été vu dans la variante Alpha.
Les chercheurs se sont concentrés sur les séquences Delta avec S:A2227 dans différentes sous-lignées : AY.4.2, AY.4.9 AY.26 et AY.27. S:A2227 est présent dans plus de 95 % de ces sous-lignées lors des séquences. Lorsque S:A2227 est apparu pour la première fois dans la variante Delta en mars 2021, il est apparu dans 17% des séquences, atteignant 23% en avril avant de chuter – principalement parce que davantage de séquences ont été classées comme sous-lignées de Delta plutôt que comme lignée parentale.
Pour évaluer la possibilité que S:A2227 soit positivement sélectionné en raison d’une capacité améliorée à se répliquer dans les populations immunitaires, les chercheurs ont examiné la capacité de virus pseudotypés avec la protéine de pointe de type sauvage ou une protéine de pointe avec la S:A2227 et Mutations S:D164G, connues sous le nom de 20E. Les chercheurs n’ont trouvé aucune différence significative dans la capacité des anticorps des sérums collectés avant la circulation de la mutation S:A2227 à neutraliser l’une ou l’autre des protéines de pointe.
Les scientifiques sont ensuite passés à des tests in vitro, en utilisant l’ectodomaine de la protéine de pointe qui correspondait au variant de type sauvage ou aux lignées portant les mutations S:D614G ou S:D614G et S:A2227 qui avaient été purifiées par flash.
Des tests de décalage thermique ont été utilisés en premier, montrant que les deux variants porteurs de mutations avaient des températures de demi-fusion très similaires et étaient légèrement plus stables que le type sauvage. Les tests d’interaction protéine-protéine par interférométrie de biocouche ont révélé l’impact de la capacité de liaison protéine de pointe-ACE2. Encore une fois, les deux variants porteurs de mutations ont montré des affinités de liaison plus élevées pour ACE2 par rapport au type sauvage. Les deux variantes ont montré des constantes de dissociation similaires, mais les résultats suggèrent que des différences structurelles entre elles peuvent conduire à une accessibilité plus élevée des variantes S:D614G et S:A2227.
Pour explorer davantage cela, les chercheurs ont déterminé les structures cryo-EM des deux protéines de pointe et les ont combinées avec des simulations de dynamique moléculaire (MD) classiques. Les échantillons ont montré qu’environ 50 % des particules suivaient la conformation 1-up typique observée dans le type sauvage, avec une proportion importante de deux-up et de trois-down. Dans la mutation S:A22V, le résidu V222 se trouve dans un environnement hautement hydrophobe dans le domaine N-terminal, ce qui devrait modifier l’interaction de la sous-unité avec CTD1. En général, les deux souches ont montré des structures très similaires, avec seulement de petits changements de conformation dans les domaines N-terminaux et les RBD.
Les chercheurs ont utilisé l’analyse en composantes principales pour analyser les simulations MD, en se concentrant sur une seule sous-unité S1. Cela a révélé 82% de la variance structurelle au sein de la conformation de S1. Le premier vecteur propre décrit en grande partie la fluctuation du RBD de l’état fermé à l’état ouvert. Les états fermés des deux mutants se chevauchent de manière significative, mais l’état ouvert du double mutant montre une bien plus grande variété de conformation. Lors du calcul de l’analyse en composantes principales à l’aide d’atomes RBD, les chercheurs ont découvert que le RBD ouvert du double mutant présentait une distribution de densité bimodale. Le côté gauche de celui-ci chevauchait la distribution unimodale du seul mutant.
La conclusion
Les auteurs soulignent que leur rapport révèle des changements sérologiques, fonctionnels et conformationnels résultant de la mutation S:A222V. Ils montrent qu’il favorise une ouverture accrue du RBD et augmente la liaison à l’ACE2 par rapport au type sauvage et au clade parent. Cependant, la présence de la mutation ne réduit pas la capacité des sérums prélevés sur des individus qui n’y ont pas été exposés auparavant à neutraliser les pseudovirus, indiquant qu’elle ne réduit pas l’efficacité des vaccins. Ces informations pourraient être très utiles pour les décideurs en matière de santé publique et les travailleurs de la santé et leur permettre de prendre des décisions éclairées pour l’avenir.
*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, orienter la pratique clinique/le comportement lié à la santé, ou traités comme des informations établies
