Dans une récente étude publiée sur bioRxiv* serveur de préimpression, les chercheurs ont étudié l’impact des substitutions d’acides aminés (AA) du coronavirus-2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) Omicron sur la fonction, le traitement et la sensibilité à la neutralisation des protéines de pointe (S).
Sommaire
Arrière-plan
SARS-CoV-2 Omicron est la cinquième variante préoccupante (VOC), qui est apparue en novembre 2021 et a rapidement dépassé le Delta VOC précédemment prédominant. Il contient de nombreuses mutations, en particulier dans la protéine S, et présente une transmissibilité et une résistance élevées aux sérums de personnes convalescentes ou vaccinées.
Des études ont rapporté que la variante Omicron a évolué indépendamment d’une personne chroniquement immunodéprimée, d’une population humaine mal surveillée ou d’une espèce non humaine inconnue.
La protéine S est la principale cible des réponses immunitaires humorales et tous les vaccins contre le SRAS-CoV-2 sont basés sur la protéine S. Ainsi, les changements d’AA dans les domaines N-terminal (NTD) et de liaison au récepteur (RBD) de la protéine S augmentent la résistance à la neutralisation par les anticorps. Cependant, l’impact de ces mutations sur la variante Omicron par rapport à la souche ancestrale Wuhan Hu-1 reste incertain.
L’étude et les conclusions
Dans la présente étude, les chercheurs ont déterminé l’impact fonctionnel des substitutions AA qui distinguent les variantes Omicron BA.1 et BA.2 de l’isolat précoce du SRAS-CoV-2 Wuhan. Les 43 substitutions non synonymes dans la protéine S des variants BA.1 et BA.2 ont été introduites individuellement dans la souche Wuhan Hu-1 par mutagenèse dirigée. Des pseudo-particules (pp) du virus de la stomatite vésiculeuse (VSV) ont été recouvertes de protéines S ancestrales et mutantes. Les 20 modifications courantes des AA des variants BA.1 et BA.2 n’ont eu aucun impact significatif sur l’infectivité du VSVpp. La substitution D614G a amélioré l’infectivité tandis que S375F l’a altérée. Le changement S371L de BA.1 ou S371F du variant BA.2 a fortement altéré l’infectiosité.
Des tests de quantification automatisés de l’infection par le VSVpp des cellules Caco-2 ont révélé que les protéines S mutantes avaient une cinétique d’infection similaire mais variable qui réduisait fréquemment l’efficacité. Certains changements courants tels que N440K et D614G, et l’insertion D69-70, D211, L981F, 214EPE spécifique à BA.1 ont amélioré l’efficacité de l’infection.
Dans l’ensemble, les modifications individuelles de l’AA dans les résidus de sérine (S371L/F, S373P et S375F) situés dans la région de la petite boucle et sa substitution adjacente spécifique de BA.2 (T376A) ont gravement altéré l’infectivité. Les chercheurs ont observé que les substitutions S371L, S373F, S375F et T376A diminuaient l’efficacité de traitement de la protéine S. Les mutants des protéines S375F et T376A S ont été à peine traités. En somme, les substitutions T19I, D24-26, T376A, S375F et Q954H ont réduit l’infectivité de VSVpp en affectant le traitement de la protéine S.
Ensuite, l’impact des mutations d’Omicron sur la liaison de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) a été étudié à l’aide d’un in vitro Test de liaison S:ACE2. Les modifications S371F, S373P, D614G, N856K et L981F (introduites) dans la protéine Hu-1 S ont eu peu d’effet sur la liaison S:ACE2. La substitution N501Y a amélioré la liaison de la protéine S à ACE2, conformément aux rapports précédents.
Cependant, la liaison S:ACE2 a été réduite par la présence de modifications AA individuelles de S375F ou T376A et d’une triple mutation (S371F/L-S373P-S375F) dans la protéine Hu-1 S. Les essais de fusion cellule-cellule ont révélé la formation de grandes syncytia en co-exprimant ACE2 et la protéine Hu-1 S ancestrale ou des mutants individuels S373P, N501Y, D614G, N856K et L981F. La formation de syncytia a été favorisée par la substitution pan-VOC D614G et la substitution L981F spécifique à Omicron, mais abrogée par la présence de S375F, T376A ou la triple mutation.
Par la suite, la sensibilité à la neutralisation des protéines Hu-1, Delta, BA.1 et BA.2 S par les sérums de cinq individus vaccinés au BNT162b2 a été évaluée. L’équipe a observé que les sérums collectés deux semaines après la deuxième dose présentaient une neutralisation nettement plus faible des protéines BA.1 et BA.2 S que les protéines Hu-1 ou Delta S. Les changements AA communs et spécifiques à la lignée Omicron avaient une sensibilité réduite à la neutralisation.
De plus, les substitutions AA trouvées dans le NTD de la protéine BA.1 ou BA.2 S ont diminué la neutralisation. Notamment, le D142-144 dans la protéine BA.1 S et le changement G142D dans le variant BA.2 ont eu une réduction de neuf fois de la neutralisation. Dans l’ensemble, 27 des 43 changements d’AA ont amélioré la résistance à la neutralisation médiée par les anticorps de plus de deux fois.
L’équipe de recherche a noté que l’imdevimab, un anticorps monoclonal thérapeutique (mAb), n’a pas réussi à inhiber la variante BA.1 ; en revanche, le variant BA.2 était toujours sensible à l’imdevimab. BA.1 et BA.2 étaient complètement résistants à la neutralisation par le bamlanivimab. Un autre mAb, le casivirimab, a neutralisé BA.2 mais n’a eu aucune neutralisation appréciable contre BA.1.
conclusion
Les auteurs de la présente étude ont systématiquement évalué l’impact fonctionnel des substitutions AA des variants SARS-CoV-2 Omicron BA.1 et BA.2. Plusieurs mutations individuelles et partagées des COV BA.1 et BA.2 ont fortement altéré l’infectivité, la transformation et la neutralisation de la protéine S.
La substitution S375F a eu l’effet le plus frappant, perturbant complètement la fonction et le traitement de la protéine S. De nombreux changements d’AA dans le S NTD ou le RBD ont réduit la neutralisation par les sérums des sujets vaccinés ainsi que par les anticorps thérapeutiques. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre de manière exhaustive les conséquences des modifications des AA dans le SARS-CoV-2 Omicron sur son infectiosité et sa pathogenèse.
*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, guider la pratique clinique/les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.
