De nombreuses mutations génétiques sont apparues dans le génome du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) depuis sa détection à Wuhan, en Chine, entraînant l’émergence de nouvelles variantes – Omicron étant la variante la plus récente. Ces variants pathogènes ont été appelés variants préoccupants (VOC) ou variants d’intérêt (VOI). Les modifications du génome viral ont permis une réplication virale accrue et ont réduit sa sensibilité au système immunitaire de l’hôte, aux médicaments antiviraux et aux anticorps générés par le vaccin.
Étude : Remdesivir et GS-441524 conservent une activité antivirale contre Delta, Omicron et d’autres variantes émergentes du SRAS-CoV-2. Crédit image : Sonis Photography/Shutterstock
Les chercheurs ont découvert que ces variantes résultent de modifications du gène codant pour la protéine de pointe – qui médie l’entrée du virus dans la cellule hôte – et également dues à des substitutions d’acides aminés dans Nsp12 – l’ARN polymérase dépendante de l’ARN (RdRP) et Nsp5 Protéase principale 3CL (Mpro).
Remdesivir (RDV) a été le premier médicament antiviral approuvé pour le traitement de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19). RDV est une prodrogue de son nucléoside parent GS-441524. Nsp12 RdRp et Nsp5 3 CL Mpro sont les deux cibles des antiviraux approuvés pour le traitement de l’infection au COVID-19. RDV agit en incorporant son métabolite triphosphate (RDV-TP) dans l’ARN du virus, qui interfère avec le Nsp12 à plusieurs endroits, compromettant ainsi sa synthèse ultérieure.
L’étude
Une nouvelle étude publiée dans bioRxiv* serveur de préimpression démontré la in vitro puissances du RDV et du GS-441524 par le biais d’un test de réduction de plaque (PRA) et d’un test immuno-enzymatique nucléoprotéique (ELISA) contre le SRAS-CoV-2 et d’autres isolats de COV/VOI avec des substitutions spécifiques dans Nsp12.
Pour cette étude, RDV et GS-441524 ont été synthétisés et une culture virale a été réalisée. Test de formation de plaques (PFA), PRA, ELISA de nucléoprotéines, analyse de séquence SARS-CoV-2, modélisation de la structure des protéines, mutagenèse dirigée, sauvetage de virus recombinants, construction d’un Omicron SARS-CoV-2 recombinant, évaluation de l’activité antivirale à partir de la luciférase recombinante contenant des virus, et EC50 des déterminations ont également été faites.
Résultats
L’activité antivirale du RDV a été initialement évaluée à l’aide de PRA. Des cultures A549-ACE2-TMPRSS2 infectées ont été utilisées à partir desquelles les surnageants ont été récoltés 48 heures après l’infection à une multiplicité d’infection (MOI) de 0,1. Le résultat a indiqué une activité antivirale puissante du RDV contre toutes les variantes du SRAS-CoV-2. La variante Delta était près de trois fois plus sensible au RDV que l’isolat initial WA1.
Nucleoprotein ELISA a été utilisé pour évaluer l’effet antiviral directement dans les cultures infectées. La variante Omicron s’est avérée significativement plus sensible à la fois au RDV et au GS-441524 que la souche WA1 – les premiers isolats de la lignée A ancestrale détectés à Wuhan.
Dans l’ensemble, 5 842 948 séquences de variantes du SRAS-CoV-2 ont été analysées pour évaluer les variantes génétiques dans les 11 COV/VOI. Il a été constaté que la variante Delta comprenait la plus forte proportion de séquences analysées, suivie par Alpha, Omicron et les huit autres variantes.
Les variations génétiques du pic par rapport à Nsp12 ont également été analysées. Dans l’ensemble, des substitutions d’un à six acides aminés ont été observées parmi les variants avec 7 à 45 substitutions sur les 1 274 positions d’acides aminés dans le pic et une fréquence de séquences de ³ 1 % sur les 932 positions d’acides aminés dans Nsp12. Une fréquence > 99 % a été estimée avec la substitution Nsp12 la plus répandue par rapport à la séquence P323L, qui définissait la substitution Nsp12 pour les 11 variants analysés.
Dans 97,8 % des isolats Delta, un autre changement d’acide aminé définissant la lignée dans Nsp12, G671S, a été trouvé. Aucune autre substitution n’a été notée dans aucune autre variante. Une étude plus approfondie de six substitutions dans les séquences du variant d’Omicron a révélé une substitution de 99,5 % dans P323L, une substitution de 2,0 % dans le F694Y, tandis que les quatre substitutions restantes avaient une fréquence de £ 1 %.
Dans les premiers stades de l’émergence de la variante Omicron (13 décembre 2021), le F694Y était très répandu, ce qui a rapidement diminué en fréquence. Au 18 janvier 2022, la fréquence de substitution F694Y n’était que de 2% des séquences déposées. La sensibilité de substitution Nsp12 au RDV s’est avérée être de 0,0002 % pour F480L, 0,0004 % pour V557L et 0,002 % pour E802D.
En outre, en S861 – le résidu impliqué dans la terminaison de chaîne retardée induite par le RDV ; seulement 0,0008% des séquences présentaient une altération.
Utilisation d’un modèle basé sur la structure du complexe RdRp (Nsp12/(Nsp8)2/Nsp7/(Nsp13)2), l’impact potentiel de chaque substitution Nsp12 a été évalué sur l’affinité de la substitution RDV-TP pour le site actif RdRp dans toutes les variantes. À partir du RDV-TP pré-incorporé, les deux substitutions les plus courantes, P323L (vu dans toutes les variantes) et G671S (présent dans la variante Delta), se sont avérées être respectivement de 28,6 angström et 24,9 angström.
Pendant ce temps, F694Y était proche du site actif RdRp (12,2 angström). Cependant, lors de l’évaluation de son impact sur l’affinité de liaison RDV-TP, aucune différence significative n’a été trouvée. La plupart des substitutions à basse fréquence parmi les variantes du SARS-CoV-2 se produisent loin du site actif de la polymérase, sur la surface Nsp12, ce qui suggère un impact minimal sur l’efficacité du RDV et du GS-441524.
L’activité du RDV et du GS-441524 contre le variant recombinant d’Omicron (rOmicron) a été évaluée avec et sans la substitution Nsp12 F694Y. Le remdesivir et son nucléoside parent étaient tous deux puissants contre les deux virus recombinants Omicron et un isolat clinique Omicron. Les trois virus ont montré une sensibilité accrue aux deux médicaments par rapport à l’isolat WA1 par ELISA.
De plus, la puissance des deux médicaments contre d’autres substitutions Nsp12 seules ou en combinaison dans n’importe quelle variante spécifique s’est avérée être à haute fréquence (> 15%). Les résultats ont conclu que les modifications de l’acide aminé Nsp12 avec une séquence codant G-671S seule ne pouvaient pas sauver les virus infectieux. Les virus recombinants contenant P323L ou F694Y seul ou une double substitution P323L/F694Y étaient sensibles au RDV. Le GS-441524 s’est avéré puissant contre le SRAS-CoV-2 recombinant avec les substitutions Nsp12 P323L, P323L/G671S et P323L/F694Y. Dans l’ensemble, les données suggèrent que RDV et GS-441524 sont puissants contre les virus avec des substitutions Nsp12 prédominantes.
Cette étude met en évidence la puissance du RDV et du GS-441524 contre les variantes du SRAS-CoV-2 par le biais de nombreux mécanismes, et par conséquent, soutient son utilisation chez les patients approuvés.
*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.
