À ce jour, la propagation rapide du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu (SRAS-CoV-2) a infecté plus de 205 millions de personnes et fait plus de 4,3 millions de morts dans le monde. En mars 2020, l’Organisation mondiale de la santé a déclaré la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), causée par le SRAS-CoV-2, une pandémie. Même si quelques médicaments et vaccins sont disponibles pour gérer l’infection par le SRAS-CoV-2, ils ne suffisent pas à ramener le monde à la normale et, par conséquent, il existe un besoin urgent d’agents antiviraux plus puissants.
Sommaire
Contexte
Le SRAS-CoV-2 est un virus à ARN simple brin de sens positif appartenant au genre Bêtacoronavirus (β-CoV) de la famille des Coronaviridae. Le génome viral contient une région non traduite en 5′ (UTR), des gènes de structure, un complexe de réplicase (orf1ab), une UTR en 3′ et des gènes accessoires. Les gènes structurels codent pour des protéines structurelles, à savoir la protéine de pointe (S), d’enveloppe (E), de membrane (M) et de nucléocapside (N). La protéine S du virus médie l’interaction virus-hôte de telle sorte qu’elle pénètre dans la cellule hôte. Les protéines S contiennent deux sous-unités, S1 et S2. Typiquement, la protéine S est trimérique et contient un domaine de liaison au récepteur (RBD) sur sa sous-unité S1, qui est hautement antigénique. S1 est responsable de la liaison du virus au récepteur hôte, tandis que S2 assure la médiation de la fusion des membranes.
Pourquoi est-il important d’étudier le domaine de liaison au récepteur de la protéine S ?
Des études antérieures ont rapporté que plusieurs anticorps monoclonaux neutralisants (nmAbs) ont été développés contre le RBD du coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV) et du coronavirus du syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS-CoV). Ces nmAbs ont une application potentielle en thérapeutique.
Plusieurs études ont également identifié la structure cristalline du RBD en complexe, c’est-à-dire la structure complexe formée après la liaison de la protéine SARS-CoV-2 S à l’enzyme humaine de conversion de l’angiotensine I 2 (hACE2). La crête de liaison au hACE2 dans le SARS-CoV-2 RBD se lie au hACE2 de manière plus compacte que le SARS-CoV RBD, d’où la raison pour laquelle le SARS-CoV-2 est plus infectieux que le SARS-CoV. Cependant, des anticorps neutralisants puissants avec une affinité plus élevée peuvent inhiber la liaison de RBD à hACE2.
Anticorps monoclonaux – un agent puissant pour lutter contre les maladies infectieuses
Les mAb, identifiés à l’aide du RBD du SARS-CoV et du MERS-CoV, peuvent neutraliser le virus directement en bloquant les sites de liaison du récepteur sur le RBD. De plus, ces anticorps induisent également un changement de conformation du RBD qui aide à empêcher la liaison du RBD au récepteur.
À ce jour, les chercheurs ont identifié et caractérisé de nombreux anticorps neutralisants obtenus à partir de souris transgéniques et de patients convalescents du SRAS-CoV-2. Certains de ces anticorps ont reçu une autorisation d’utilisation d’urgence (EUA) de la Food and Drug Administration, États-Unis, pour traiter l’infection par le SRAS-CoV-2.
Identification d’anticorps neutralisants contre le SRAS-CoV-2
Une nouvelle étude publiée dans la revue Communication Nature a signalé deux anticorps neutralisants, à savoir nCoVmab1 et nCoVmab2, qui sont puissants contre le SRAS-CoV-2.
Les chercheurs ont identifié ces anticorps à partir d’une vaste bibliothèque Fab humaine naïve affichée sur phage. Ils ont déterminé les épitopes spécifiques de nCoVmab1 et nCoVmab2 par balayage à l’alanine pour comprendre le mécanisme de neutralisation.
Les chercheurs de cette étude ont également examiné les capacités de liaison à l’aide des formats de lignée germinale de nCoVmab1 et nCoVmab2 au RBD, aidant à révéler l’importance de la voie de maturation des anticorps, qui est responsable de l’obtention d’anticorps neutralisants puissants par RBD.
Les auteurs de cette étude ont rapporté que les deux anticorps, nCoVmab1 et nCoVmab2, ont montré une capacité de neutralisation élevée contre le SARS-CoV-2 pseudotypé, ainsi que le SARS-CoV-2 D614G pseudotypé. Cependant, entre les deux, nCoVmab1 a montré une meilleure capacité de neutralisation contre la souche originale du SRAS-CoV-2 en empêchant le récepteur de se lier aux cellules hôtes.
a Liaison de nCoVFab1 et nCoVFab2 à différents RBD, telle que mesurée par un ELISA. Des fusions RBD-Fc de SARS-CoV-2, SARS-CoV et MERS-CoV ont été utilisées comme antigènes. Une protéine Fc non pertinente a été utilisée comme témoin négatif. Les expériences ont été réalisées indépendamment deux fois et des résultats similaires ont été obtenus. Une expérience représentative est montrée et les données sont des valeurs moyennes de deux répétitions. b Blocage de la liaison du SARS-CoV-2 RBD-Fc aux cellules Vero E6 par les Fabs. nCoVFab1 et nCoVFab2 ont inhibé le décalage de fluorescence de liaison avec des efficacités d’environ 89 % et 82 %, respectivement, mesurées par cytométrie en flux.
Les chercheurs ont révélé que les deux anticorps pouvaient empêcher la propagation des plaques virales et que l’effet cytopathique (CPE) a été observé. Ils n’ont en outre signalé aucun problème de stabilité, d’autoréactivité ou d’inconvénients importants des anticorps.
Les scientifiques ont en outre déterminé l’efficacité de nCoVmab1 en utilisant le modèle de souris transgénique K18-hACE2. Cette étude a révélé que nCoVmab1 pouvait réduire considérablement les titres viraux pulmonaires de 10 à 10 000 fois et offrir une protection importante aux lésions pulmonaires. Ainsi, nCoVmab1 s’est avéré posséder une capacité prophylactique et thérapeutique prometteuse.
Le nCoVmab1 et le nCoVmab2 sont tous deux des anticorps de type lignée germinale qui interagissent de manière compétitive avec RBD de la protéine S du SRAS-CoV-2 et empêchent avec succès la liaison entre RBD et hACE2.
Des études antérieures ont rapporté que les anticorps de type lignée germinale contiennent généralement moins de mutations que l’anticorps mature correspondant. De plus, dans la présente étude, le balayage à l’alanine a révélé les acides aminés impliqués dans la liaison de RBD à hACE2. Cela a aidé les chercheurs à comprendre le mécanisme par lequel le virus échappe à la surveillance immunitaire en neutralisant les anticorps. Il a également aidé à sélectionner des cibles antigéniques pour le développement d’agents antiviraux puissants contre les variantes du SRAS-CoV-2.
Conclusion
Même si nCoVmab1 et nCoVmab2 ont des chaînes lourdes similaires, ils ont des chaînes légères totalement différentes. Cette différence peut être la raison de leur affinité différentielle et de leur activité neutralisante. Le taux d’hypermutation somatique de la chaîne lourde est très faible et nCoVmab1 possède plus de SHM dans sa chaîne légère.
Les auteurs de cette étude ont déclaré que le nCoVmab1 est beaucoup plus puissant que le nCoVmab2 et pourrait être utilisé comme agent thérapeutique potentiel pour lutter contre l’infection par le SRAS-CoV-2.
