Des chercheurs aux États-Unis et au Royaume-Uni ont mené une étude montrant comment la lignée B.1.1.7 (Alpha) du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) s’est adaptée pour supprimer les réponses immunitaires innées de l’hôte dans les cellules épithéliales pulmonaires.
Le virus SARS-CoV-2 est l’agent responsable de la pandémie de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) qui continue de menacer la santé publique mondiale et a coûté la vie à plus de 3,74 millions de personnes dans le monde.
Nevan Krogan du groupe de recherche sur les coronavirus du Quantitative Biosciences Institute (QBI) à San Francisco, Californie, et ses collègues ont découvert que les isolats B.1.1.7 ont considérablement augmenté les niveaux d’ARN subgénomique et augmenté l’expression des antagonistes immunitaires innés.
« Nos données révèlent comment la lignée SARS-CoV-2 B.1.1.7 s’est adaptée à l’hôte en renforçant l’antagonisme de la réponse immunitaire innée », écrit l’équipe. « Nous proposons que l’antagonisme immunitaire inné amélioré par la lignée B.1.1.7 contribue à son avantage de transmission. »
L’équipe affirme que les résultats ont des implications importantes pour la gestion de la pandémie en cours et que l’expansion des efforts de séquençage en cours pour surveiller les niveaux d’ARN subgénomique sera essentielle dans l’identification des futures variantes préoccupantes du SRAS-CoV-2.
Une version pré-imprimée du document de recherche est disponible sur le site bioRxiv* serveur, tandis que l’article est soumis à une évaluation par les pairs.
Sommaire
En savoir plus sur la variante B.1.1.7
Après sa détection initiale au Royaume-Uni en septembre 2020, la lignée B.1.1.7 du SRAS-CoV-2 est rapidement devenue la variante dominante dans le monde.
En raison de sa transmissibilité accrue et de sa menace potentielle pour les mesures de confinement de la santé publique, la lignée B.1.1.7 a été classée comme variante préoccupante par Public Health England en décembre 2020.
Le variant B.1.1.7 contient 23 mutations, dont huit se trouvent dans la protéine de pointe virale. Ce pic médie l’étape initiale du processus d’infection en se liant à l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) du récepteur de la cellule hôte humaine.
Alors que les efforts de recherche se sont concentrés sur cette adaptation de la protéine de pointe pour l’entrée virale et l’évasion immunitaire, peu d’attention a été accordée aux mutations B.1.1.7 définissant la variante préoccupante (VOC) se trouvant à l’extérieur de la pointe qui peuvent contribuer à la transmission avantage.
La plupart des mutations B.1.1.7 se trouvent dans les protéines non structurelles Nsp3 et Nsp6, la protéine accessoire Orf8 et la protéine de la nucléocapside, dont il a déjà été démontré qu’elles modulent la réponse immunitaire innée.
« En outre, il n’est pas encore clair si l’une des mutations spécifiques à B.1.1.7 a un impact sur les niveaux d’expression des protéines virales », déclare Krogan et ses collègues.
« En somme, l’impact de ces mutations supplémentaires sur la réplication virale, la transmission et la pathogenèse n’a pas été caractérisé », écrivent-ils. « Les réponses immunitaires innées peuvent exercer une forte pression sélective pendant la transmission virale et jouer un rôle important dans la détermination des résultats cliniques de l’infection par le SRAS-CoV-2. »
En quoi consistait l’étude actuelle?
À l’aide du modèle de cellules épithéliales pulmonaires humaines Calu-3, les chercheurs ont étudié les différences entre les isolats B.1.1.7 et les virus SARS-CoV-2 de la « première vague ».
Des études qui ont utilisé des tests de protéomique d’abondance, de phosphoprotéomique, de séquençage d’ARN messager (ARNm) et de réplication virale non biaisés ont montré que les isolats B.1.1.7 sont plus efficaces pour supprimer les réponses immunitaires innées de l’hôte dans ces cellules épithéliales des voies respiratoires.
Le SRAS-CoV-2 B.1.1.7 antagonise l’activation immunitaire innée plus efficacement que les isolats de la première lignée. une. Comparaison des virus du SRAS-CoV-2 dans cette étude. Les modifications du codage des protéines dans B.1.1.7 (rouge), IC19 (gris) et VIC (bleu) sont indiquées par rapport au génome de référence Wuhan-Hu-1 (MN908947). Les modifications B.1.1.7 comprennent 23 mutations définissant la lignée, ainsi que des modifications supplémentaires par rapport à Wuhan-Hu-1, pour un total de 29. b et c. Des cellules Calu-3 ont été infectées avec (b) 5000 copies E/cellule ou (c) 5 copies E/cellule de B.1.1.7, VIC et IC19. Les mesures de la réplication des ARN E génomiques et subgénomiques du SRAS-CoV-2 (RT-qPCR) (à gauche), le % d’infection par la positivité de la nucléocapside intracellulaire (au centre) ou la production de virions infectieux par TCID50/ml (à droite) au fil du temps sont présentées. d et e. Induction de pli de l’expression du gène IFNβ et de la sécrétion de protéines au fil du temps à partir des cellules en (b) et (c) respectivement. F. Réplication (24hpi), induction d’IFNβ (24hpi) et sécrétion d’IFNβ (48hpi) par plusieurs isolats B.1.1.7 indépendants par rapport à IC19 et VIC à 250 E copies/cellule. g. Infection par le SRAS-CoV-2 à 2000 copies E/cellule après 8h de prétraitement par IFNβ aux concentrations indiquées. L’infection est représentée par des niveaux de N intracellulaire normalisés par rapport aux témoins non traités à 24 hpi. Les données présentées sont la moyenne +/- SEM de l’une des trois expériences représentatives réalisées en triple. Les comparaisons statistiques sont effectuées par Two Way ANOVA (a,b,c,d,g) ou One Way ANOVA avec un test de post-comparaison de Tukey (f). Les étoiles bleues indiquent la comparaison entre B.1.1.7 et VIC (lignes et symboles bleus), les étoiles grises indiquent la comparaison entre B.1.1.7 et IC19 (lignes et symboles gris). * (p<0,05), ** (p<0,01), *** (p<0,001), **** (p<0,0001). ns : non significatif. E : gène de l'enveloppe virale. Hpi : heures post-infection.
Étonnamment, l’équipe a découvert que les isolats B.1.1.7 ont considérablement augmenté les niveaux d’ARN subgénomique et augmenté l’expression des principaux antagonistes innés viraux Orf9b et Orf6.
« Cette observation remarquable et nouvelle suggère l’évolution des séquences nucléotidiques B.1.1.7 qui modulent la production d’ARN à guide unique spécifique (sgRNA) et la sélection pour une synthèse accrue de sgRNA et une expression protéique », écrit Krogan et ses collègues.
L’inhibition de l’immunité innée par Orf9b peut être régulée par la réponse innée de l’hôte elle-même
Les chercheurs ont découvert que l’expression d’Orf9b à elle seule supprimait la réponse immunitaire innée par interaction avec la protéine mitochondriale TOM70, qui est impliquée dans l’activation de la signalisation antivirale mitochondriale.
Cependant, l’étude a également révélé que l’activation d’Orf9b est régulée par la phosphorylation.
« Il est frappant de constater que l’expression d’Orf9b est non seulement améliorée dans B.1.1.7, mais semble être régulée par la phosphorylation, qui est, à son tour, particulièrement réprimée lors de l’infection par B.1.1.7 », déclarent les chercheurs.
Krogan et ses collègues disent que cela suggère que l’inhibition de l’immunité innée par Orf9b est régulée par la réponse innée de l’hôte elle-même.
Schéma du modèle illustrant comment B.1.1.7 antagonise l’activation immunitaire innée. Le SARS-CoV-2 B.1.1.7 hautement transmissible a évolué pour s’opposer plus efficacement à la réponse immunitaire innée. Les isolats de la première vague du SRAS-CoV-2 activent une réponse innée retardée dans les cellules épithéliales des voies respiratoires par rapport à la réplication virale rapide, indiquant un antagonisme viral des réponses immunitaires innées au début de l’infection. Il est connu que Orf9b, Orf6 et N sont des antagonistes immunitaires innés, agissant à différents niveaux pour inhiber la détection de l’ARN. Orf6 inhibe la translocation nucléaire IRF3 et STAT113,24, N empêche l’activation du capteur d’ARN RIG-I16 et nous montrons ici qu’Orf9b inhibe la détection d’ARN par interaction avec TOM70 régulée par phosphorylation. Nous constatons que B.1.1.7 a évolué pour produire plus d’ARNsg pour ces antagonistes immunitaires innés clés, ce qui entraîne une augmentation des niveaux de protéines et une amélioration de l’antagonisme immunitaire inné par rapport aux isolats de la première vague.
Orf9b non phosphorylé était actif au maximum pendant le stade précoce de l’infection, ce qui a permis un antagonisme inné efficace et, par conséquent, une production virale. Cependant, lorsque l’activation de l’hôte a commencé, Orf9b a été phosphorylée et désactivée pour permettre l’activation immunitaire innée.
« Un tel commutateur inflammatoire peut avoir évolué par les coronavirus pour améliorer la transmission en augmentant l’inflammation au site d’infection une fois que la production de virus est élevée, entraînant des symptômes qui favorisent la transmission tels que les sécrétions muqueuses et la toux », suggère l’équipe.
La surveillance des niveaux d’ARN subgénomique sera essentielle pour l’identification de futurs variants
Krogan et ses collègues affirment que les résultats ont des implications importantes pour la gestion de la pandémie de COVID-19 en cours.
« On s’attend à ce que l’expansion des efforts de séquençage en cours pour surveiller les niveaux d’ARN subgénomique soit critique dans l’identification des futures variantes préoccupantes du SRAS-CoV-2 », écrivent-ils.
« Nos résultats soulignent l’importance d’étudier les changements en dehors de Spike pour comprendre le phénotype de B.1.1.7, d’autres variantes actuelles et futures, et pour souligner l’importance de l’évasion immunitaire innée dans le processus en cours d’adaptation du SRAS-CoV- 2 à un nouvel hôte », conclut l’équipe.
*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.
