Une nouvelle étude publiée sur le serveur de préimpression bioRxiv * en juin 2020 rapporte la découverte d'anticorps multiples contre le syndrome respiratoire aigu sévère coronavirus 2 (SRAS-CoV-2) dans des échantillons de donneurs sains, collectés avant la pandémie. Ces anticorps sont capables d'inhiber la liaison de la protéine de pointe du virus à la molécule de l'enzyme de conversion de l'angiotensine 2 (ACE2) et peuvent neutraliser l'infection active des cellules en culture.
L'utilisation d'anticorps produits chez des animaux de laboratoire ou récupérés à partir de plasma humain convalescent est une méthode ancienne mais éprouvée pour induire une immunité artificielle immédiate chez des patients gravement malades souffrant de maladies infectieuses. Emil von Behring et Shibasaburo Kitasato ont utilisé la première thérapie de ce type contre la diphtérie.
L'efficacité d'un tel plasma dépend uniquement du virus. Par exemple, le plasma humain convalescent n'a pas conféré un avantage de survie dans le groupe de patients par rapport au groupe témoin. Pourtant, il a été utilisé avec succès lors de la pandémie H1N1 de 2009 et de l'épidémie de SRAS. Il a également été lancé dans le cadre de la pandémie actuelle et les résultats sont encourageants.
Sommaire
Anticorps neutralisants
Les anticorps polyclonaux dérivés du sérum d'animaux ou humains immunisés peuvent neutraliser le virus et ainsi aider à la récupération du patient. Cependant, d'autres mécanismes sont également possibles, tels que la liaison du récepteur Fc-gamma et induisant ainsi la phagocytose, l'activation du système du complément et la cytotoxicité cellulaire dépendante des anticorps (ADCC).
Le problème avec l'utilisation d'un sérum convalescent est qu'il est impossible de standardiser la composition ou l'efficacité car il provient de différents donneurs et est traité en différents lots. Deuxièmement, le risque de contamination virale est toujours vivant et doit être évité. Troisièmement, la puissance de neutralisation doit être préservée.
En moyenne, le patient convalescent fournit 400 à 800 ml de plasma et un traitement nécessite 250 à 300 ml de plasma. Étant donné que chaque traitement nécessite deux cycles, cela limite la disponibilité du plasma du donneur, chez un donneur pour 2 patients au maximum.
Une alternative très prometteuse est le développement d'anticorps monoclonaux humains ou humanisés, comme la molécule Palivizumab approuvée en 2009 pour les infections par le virus respiratoire syncytial (RSV).
Modélisation d'épitopes et de structures. A) Aperçu des régions épitopiques minimales (MER) identifiées pour huit anticorps sur RBD. Séquence SARS-CoV-2 (banque de gènes QHD43416), SARS-CoV (Uniprot P59594). Les résidus de liaison au récepteur ACE2 74 sont marqués en jaune. B) Cinq des anticorps inhibiteurs occupent la région de liaison ACE2 sur le RBD (modèles d'ancrage basés sur des données d'épitopes). Deux d'entre eux (les plus à droite) se lient à la face opposée du RBD, suggérant une inhibition allostérique. Des modèles de calcul validés expérimentalement des régions variables des anticorps (dessins animés colorés) se liant au RBD (surface blanche, même orientation dans toutes les images) sont présentés. Les résidus d'acides aminés reconnus par chaque anticorps dans l'expérience de balayage de peptides sont marqués en vert sur la surface RBD. La représentation de bande dessinée de ACE2 est également présentée à titre de comparaison.
Anticorps monoclonaux humains
La présente étude visait à produire des anticorps monoclonaux humains qui peuvent neutraliser le SRAS-CoV-2 à partir d'une bibliothèque de gènes universelle générée à partir de donneurs sains avant la pandémie. L'avantage de cette approche est que les anticorps humains contre ce virus peuvent être choisis contre les individus COVID-19. Les anticorps dérivés du phage sont déjà une classe établie de médicaments, avec 12 déjà approuvés.
Les anticorps capables de bloquer l'interaction de la protéine de pointe virale avec le récepteur ACE2 humain ont d'abord été sélectionnés, car seuls ceux-ci peuvent neutraliser le virus s'il suit le modèle du SARS-CoV antérieur. En utilisant la protéine de sous-unité S1 générée dans les cellules d'insectes, qui était meilleure pour la sélection des anticorps que l'équivalent mammifère, les chercheurs ont trouvé 309 anticorps uniques et entièrement humains.
De ceux-ci, plus d'une centaine ont été reclonés et testés pour leur capacité à inhiber la liaison du trimère de la protéine S avec ACE2 sur les cellules hôtes, en utilisant la cytométrie en flux. Certains d'entre eux ont réussi à inhiber la liaison à un rapport de 1: 1 ou mieux, pour le site de liaison à l'antigène: monomère à pointes / RBD. Étant donné que le RBD doit être dans la conformation «vers le haut» moins stable pour se lier à l'ACE2, et puisque différents RBD sur le même trimère peuvent être dans des conformations différentes, cela pourrait expliquer le rapport molaire efficace inférieur à 1: 1 de l'anticorps à pointe.
Les anticorps empêchent mieux la RBD que la liaison du S-trimère au récepteur ACE2, probablement en raison de leur affinité plus élevée pour le premier, causée par la présence d'épitopes totalement ou partiellement inaccessibles sur la protéine de pointe.
La plus forte inhibition de la liaison a été observée sur les cellules pulmonaires humaines Calu-3, qui sont plus similaires aux cellules vivantes que les cellules expérimentales qui expriment transitoirement ACE2 à des niveaux élevés. Ce dernier a d'abord été utilisé pour évaluer plus précisément la puissance inhibitrice.
Les combinaisons d'anticorps sont synergiques et peuvent également éviter les mutants d'échappement. Ici aussi, les meilleures combinaisons étaient nettement meilleures lorsque l'excès d'anticorps était utilisé à un rapport molaire de 30: 1 de l'anticorps à l'antigène.
Les 17 anticorps ont été testés dans des tests de neutralisation avec SARS-CoV-2, produisant un effet mesurable apparent à un titre faible. Cela a permis aux chercheurs de sélectionner rapidement les meilleurs anticorps antiviraux. Cependant, certains anticorps ont augmenté la liaison de la protéine de pointe du virus aux cellules portant ACE2 et ont conduit à une infectiosité accrue – peut-être par la formation de pointes multimériques ou en stabilisant une conformation qui favorise l'infection.
Neutralisation du SRAS-CoV-2. Analyse de neutralisation utilisant 250 pfu de SARS-CoV-2 dans un test de neutralisation basé sur CPE. A) L'occupation de la monocouche cellulaire à 4 jours après l'infection en l'absence d'anticorps neutralisants a été comparée aux cellules témoins non infectées et les valeurs médianes ont été normalisées respectivement à 0 et 100% d'occupation. Les histogrammes indiquent les médianes de l'occupation monocouche normalisée dans un essai de neutralisation utilisant 1 µg / mL (~ 10 nM) d'anticorps pour chacun des 17 anticorps testés. Les points noirs indiquent l'occupation monocouche dans les tests individuels (4 à 6 mesures par échantillon). B) Images de microscopie à contraste de phase représentatives de cellules non infectées, de cellules infectées en l'absence d'anticorps, en présence d'un anticorps mal neutralisant (STE73-2C2) ou d'un anticorps hautement neutralisant (STE73-6C8).
Implications et applications
De tels anticorps peuvent être développés pour l'immunothérapie passive, pour prévenir l'infection dans des groupes comme les professionnels de la santé à haut risque et pour moduler la gravité de l'infection chez les personnes malades. Le risque de renforcement dépendant des anticorps (EIM), qui pourrait aggraver la gravité de la maladie, doit être soigneusement pesé avant de les utiliser cliniquement. Cela pourrait être minimisé en utilisant uniquement des pièces RBD ou Fc réduites au silence, sans possibilité de liaison Fc-gamma ou C1q.
Les chercheurs soulignent l'avantage de cette approche pour générer des anticorps neutralisants: «Les bibliothèques universelles de donneurs sains offrent l'avantage que les anticorps peuvent être générés rapidement et indépendamment de la disponibilité du matériel des patients récupérés en situation de pandémie.»
*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 / les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.