Des chercheurs aux États-Unis et au Canada ont décrit la base structurelle et le mode d’action de deux anticorps monoclonaux qui neutralisent puissamment le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) – l’agent qui cause la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19).
Walther Mothes de la Yale University School of Medicine à New Haven, Connecticut, et ses collègues rapportent que les deux anticorps – CV3-1 et CV3-25 – étaient efficaces contre les variantes du SRAS-CoV-2 préoccupantes à la fois in vitro et in vivo.
Les chercheurs disent que les anticorps étaient donc des candidats de choix pour élucider le mode d’action et identifier les épitopes avec une activité pan-coronavirus.
« Nous pensons que les deux épitopes de ces deux anticorps sont intéressants pour les stratégies d’immunisation passive et active contre les variantes émergentes », écrivent-ils.
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
L’émergence de variantes du SRAS-CoV-2 menace les efforts de vaccination
Le virus SARS-CoV-2 est le troisième bêtacoronavirus à avoir émergé dans la population humaine depuis 2003 et est responsable de la pandémie de COVID-19 qui reste incontrôlée dans de nombreux pays en raison de l’émergence de nouvelles variantes.
La protéine de pointe virale, qui médie l’étape initiale du processus d’infection, est une cible principale de la réponse immunitaire de l’hôte après une infection naturelle. Par conséquent, cet immunogène de pointe constitue la base des vaccins Moderna, Pfizer-BioNTech, Johnson & Johnson et AstraZeneca qui sont actuellement en cours de déploiement dans de nombreux pays.
Cependant, les souches B.1.1.7 (alpha), B.1.351 (bêta), P.1 (gamma) et B.1.617.2 (delta) présentent toutes une transmissibilité accrue et échappent à l’immunité induite par le vaccin et l’infection par rapport avec des souches circulant auparavant.
En savoir plus sur la structure de la pointe
Le pic est composé de deux sous-unités. La sous-unité S1 contient le domaine de liaison au récepteur (RBD) qui interagit avec l’enzyme de conversion de l’angiotensine du récepteur de la cellule hôte 2 (ACE2), tandis que S2 contient la machinerie requise pour la fusion membranaire hôte-virale après l’excrétion de S1.
Cryo-microscopie électronique (cryoEM) cryo-tomographie 70 (cryoET) a précédemment révélé plusieurs conformations de pré-fusion distinctes dans lesquelles le RBD adopte des configurations « haut » ou « bas ». Le récepteur ACE2 se lie au RBD et le stabilise dans la configuration haute.
Les anticorps isolés d’individus convalescents ou vaccinés peuvent être classés par leur spécificité pour trois épitopes principaux : le RBD, le domaine N-terminal (NTD) et la sous-unité S2. Pour chaque classe d’anticorps, la préférence conformationnelle pour les configurations RBD-up ou RBD-down a été décrite. Les anticorps ciblant le RBD sont souvent moins puissants contre les variantes émergentes préoccupantes en raison des mutations d’échappement immunitaire qui ont évolué dans ce domaine.
Dynamique conformationnelle de SB.1.1.7 Liée avec CV3-1 et CV3-25. (A) États conformationnels de SB.1.1.7 sur des particules lentivirales surveillées par smFRET pour SB.1.1.7 sans ligand, CV3-1 et CV3-25. Histogrammes de FRET avec le nombre (Nm) de molécules/traces dynamiques individuelles compilées dans un histogramme de FRET de conformation-population (lignes grises) et ajustées dans une distribution gaussienne à 4 états (noir plein) centrée sur 0,1-FRET (cyan pointillé), 0,3- FRET (pointillé rouge), 0,5-FRET (pointillé vert) et 0,8-FRET (pointillé magenta). (B) Proportion de différents états de RBD identifiés par smFRET dans (A). Pour les données comparatives parallèles aux données cryoET, la partie 0,8-FRET a été omise, en raison de son incertitude structurelle. (CD) Vues agrandies des pseudovirus SARS-CoV-2 portant S liés par les Fabs CV3-1 (C) et CV3-25 (D) et des tranches représentatives de tomogrammes (encarts). Barre d’échelle, 50 nm. Les flèches blanches indiquent les Fab liés. Boîtes rouges, pointes de préfusion ; Boîtes bleues, pointes post-fusion. (E) Proportion de différents états de RBD dans différentes conditions à partir des données cyroET. L’état UP a été séparé par une classification ciblée sur la région RBD. Le reste des RBD était défini comme un état DOWN s’il n’y avait pas de RBD actif sur le même pic, sinon, ils étaient considérés comme un état INTERMÉDIAIRE. (F) Proportion de différents états RBD de pointes sur des virions avec et sans Fab liés. Les pointes ont été regroupées en classes 3-RBD-down, 1-RBD-up, 2-RBD-up et 3-RBD-up. (G) Vues latérales (panneau supérieur) et vues de dessus (panneaux du milieu et du bas) des sous-classes de S moyennées liées par CV3-1 Fabs. (H) Vues latérales (colonne de gauche) de la structure consensuelle de S non liés (en bas) et CV3-25 liés (en haut) et vues de dessus des moyennes des sous-classes (colonnes de droite) obtenues après une classification ciblée sur le RBD de S. Dans (GH ), les lignes pointillées indiquent les positions des sections vues de dessus. Les pointes de flèche bleues indiquent l’écart de densité entre le RBD et le NTD voisin qui apparaît lorsque le RBD passe à l’état UP. Barre d’échelle, 5 nm. (I) Segmentation des moyennes des sous-classes de S non liés (en bas) et CV3-25 (en haut) liés. Les vues de dessus et les vues latérales (encarts) sont présentées pour 3-RBD-down, 1-RBD-up, 2-RBD-up et les classes 3-RBD-up. Les RBD vers le bas et les RBD vers le haut sont indiqués respectivement en bleu et en rouge, les Fab CV3-25 sont indiqués en orange.
Le potentiel des anticorps et des vaccins à réaction croisée
Bien que les réponses immunitaires induites par les vaccins actuels offrent divers degrés de protection contre toutes les variantes connues préoccupantes, une injection de rappel peut être nécessaire pour assurer une protection suffisante contre les variantes futures.
De plus, étant donné que le SRAS-CoV-2 est le troisième bêtacoronavirus après le SRAS-CoV-1 et le syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS) à apparaître chez l’homme ce siècle et compte tenu du réservoir naturel important de virus similaires chez les espèces sauvages telles que les chauves-souris, un autre coronavirus pandémie est susceptible de se produire à l’avenir.
Le domaine S2 de ces coronavirus est hautement conservé, ce qui soulève la possibilité d’anticorps et de vaccins à réaction croisée, explique Mothe et ses collègues.
Les chercheurs ont précédemment caractérisé deux puissants anticorps de liaison aux pointes – CV3-1 et CV3-25 – isolés de patients convalescents. Alors que CV3-1 cible spécifiquement le RBD, CV3-25 reconnaît les domaines S2 de plusieurs bêtacoronavirus.
En quoi consistait l’étude actuelle?
Tout d’abord, l’équipe a testé la capacité des anticorps à reconnaître et à neutraliser les variantes préoccupantes B.1.1.7, B.1.351, P.1 et B.1.617.2 ainsi que le B.1.429 (epsilon), B Variantes d’intérêt .1.525 (eta), B.1.526 (iota) et B.1.617.1 (kappa).
L’anticorps CV3-1 s’est efficacement lié aux cellules exprimant les protéines de pointe de ces différentes variantes et a présenté une puissante activité neutralisante.
L’anticorps CV3-25 était moins puissant mais toujours efficacement lié et neutralisé tous les variants.
Les deux anticorps ont également limité la réplication virale dans le nez et les poumons de souris K18-hACE2 qui ont reçu une dose mortelle du variant B.1.351.
« Ces données démontrent que contrairement à d’autres anticorps qui sont atténués contre les variantes émergentes, CV3-1 et CV3-25 restent puissants contre ces variantes et sont donc des candidats de choix pour élucider le mode d’action et identifier les épitopes avec une activité pan-coronavirus. » écrit Mothes et ses collègues.
Étude de la structure et du mode d’action des anticorps
Ensuite, les chercheurs ont élucidé la structure et le mode d’action des deux anticorps en effectuant une cryoET de particules pseudo-virales (VLP) portant le variant B.1.1.7.
Cela a révélé que CV3-1 se liait à la boucle 485-GFN-487 du RBD dans la conformation « haut » et induisait une perte puissante de S1.
« Les données indiquent que CV3-1 est un agoniste puissant et indiquent que la boucle 485-GFN-487 est un centre allostérique critique pour l’activation de S1 », explique l’équipe.
En revanche, CV3-25 a inhibé la fusion membranaire en se liant à un épitope dans la région de l’hélice de tige de S2.
« Étant donné que l’épitope de l’hélice de la tige est hautement conservé parmi les -coronavirus, les immunogènes présentant cet épitope S2 sont des candidats intéressants pour les vaccins pour couvrir toutes les variantes et éventuellement présenter une efficacité pan-coronavirus », écrit Mothes et ses collègues.
Qu’ont conclu les auteurs ?
Les chercheurs affirment que les épitopes des deux anticorps présentent un intérêt pour les stratégies d’immunisation passive et active contre les variantes émergentes.
« Les conceptions d’immunogènes de vaccins qui incorporent les régions conservées dans le RBD et l’hélice de tige sont des candidats pour déclencher des réponses immunitaires protectrices contre le pan-coronavirus », concluent-ils.
*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.
