Dans une étude récente publiée dans le Journal international des sciences moléculaires, les chercheurs ont identifié et validé plusieurs épitopes linéaires de lymphocytes B dans les protéomes du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) conservés dans les coronavirus humains (HCoV). Les chercheurs ont utilisé des outils immunoinformatiques et prédictifs informatiques et ont extrapolé les informations obtenues pour examiner la réponse humorale à réaction croisée chez les coronavirus.
Sommaire
Contexte
La caractérisation des épitopes des cellules B du SRAS-CoV-2 est fondamentale pour développer des thérapies à base d’anticorps, la conception rationnelle de vaccins, des tests de diagnostic rapide et d’autres approches cliniques contre l’infection par le SRAS-CoV-2. Diverses études ont identifié plusieurs épitopes de lymphocytes T à réaction croisée du SRAS-CoV-2 avec d’autres bétacoronavirus.
Cette étude a été conçue pour se concentrer sur les épitopes candidats universels des lymphocytes B hautement conservés dans les bêta-coronavirus afin de décrire leur pertinence fonctionnelle dans le contexte évolutif et épidémiologique de la pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19).
Étudier le design
L’étude a inclus 21 travailleurs de la santé affectés par COVID-19 à l’hôpital 12 de Octubre, Madrid, Espagne, avec un test de réaction en chaîne par polymérase de transcription inverse (RT-PCR) SARS-CoV-2-positif, et 40 autres pré-COVID- 19 échantillons de 2016.
Les auteurs ont prédit des épitopes linéaires de lymphocytes B dans les quatre séquences structurelles du SRAS-CoV-2 par un consensus de huit méthodes bioinformatiques. Ils ont récupéré un référentiel d’épitopes de cellules B multiples détectés expérimentalement à partir du SARS-CoV et du SARS-CoV-2 à partir de la base de données d’épitopes immunitaires (IEDB).
Des séquences de référence de coronavirus structurels tels que le SARS-CoV, le SARS-CoV-2, le syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS), le HCoV-HKU1, le HCoV-229E, le HCoV-NL63 et le HCOV-OC43 ont été collectées auprès du National Center for Biotechnology Information (NCBI). Les anticorps totaux anti-SARS-CoV-2 immunoglobuline G (IgG) (Abs) et les peptides synthétiques du bétacoronavirus ont été analysés par dosage immuno-enzymatique (ELISA).
Résultats
Les résultats de cette étude ont démontré la présence de différentes régions enrichies en épitopes pour les quatre protéines structurales du SRAS-CoV-2 et d’autres coronavirus. Les auteurs ont observé que les régions épitopiques des cellules B étaient abondantes dans les protéines N (nucléocapside) et S (pointe) du SRAS-CoV-2 et étaient particulièrement plus longues dans la protéine N. La plupart des zones d’épitopes ont été jugées conservées dans le SRAS-CoV mais ont fortement diminué dans le MERS-CoV. Alors que dans le bétacoronavirus seules quelques zones (N : 7 ; M [membrane protein]: 2; S : 3) ont été conservées, aucune des zones n’a été conservée chez Alphacoronavirus.
Parmi les 12 zones conservées de Betacoronavirus, seuls quatre résidus de protéines N ont montré des positions identiques à l’exception de deux dans HCOV-HKU1. Ces résidus dans SARS-CoV-2 et HCOV-HKU1 ont été permutés pour former deux peptides chimériques d’échange (Exc-1) et Exc-2. Au total, les auteurs ont identifié quatre régions peptidiques conservées, exposées en surface et hypothétiques – N-Ep1, N-Ep2, N-Ep3 et N-Ep4 exclusives pour la protéine N.
L’analyse sérologique a révélé que sur 21 travailleurs de la santé positifs pour le SRAS-CoV-2, trois et deux travailleurs de la santé ont montré peu ou pas d’IgG anti-protéine SARS-CoV-2 S, respectivement. Un travailleur de la santé avait un titre d’anticorps de 400 tandis que les 14 autres travailleurs de la santé avaient des titres d’anticorps de 1600 à 12 800. D’autre part, des titres élevés d’IgG anti-protéine SARS-CoV-2 N ont été observés chez tous les travailleurs de la santé sauf deux.
Les auteurs ont estimé la réactivité de quatre peptides N-Ep sélectionnés dans les régions conservées entre les protéines SARS-CoV-2 et HCoV-OC43 N. Ils ont démontré que plus de 50 % des travailleurs de la santé touchés par le COVID-19 présentaient une réactivité avec l’un des quatre peptides N du SRAS-CoV-2 et que quatre à cinq travailleurs de la santé reconnaissaient les quatre peptides dérivés de N. Des échantillons de sérum de trois travailleurs de la santé (échantillon C12+, C16+ et C21+) et d’un travailleur de la santé (échantillon C10+) ont montré une réactivité avec deux et trois peptides du SRAS-CoV-2, respectivement. Cela a démontré que les quatre régions de la protéine SARS-CoV-2 N étaient des épitopes de cellules B de plusieurs sujets.
De plus, des peptides HCoV-OC43 N ont été reconnus dans les sérums de trois travailleurs de la santé touchés par le COVID-19. Les sérums des échantillons C13+ et C21+ étaient positifs avec le peptide N-Ep4 et C10+ étaient réactifs avec les peptides N-Ep1, N-Ep3 et N-Ep4 constituant 14,3 % des sujets.
De même, les Ac anti-SARS-CoV-2 IgG ont été estimés dans une cohorte de 40 échantillons de sérum avant la pandémie de COVID-19 en 2016. Trois échantillons de sérum présentaient très moins d’IgG anti-SARS-CoV-2 –S protein et les 37 autres les échantillons n’ont montré aucune réponse IgG contre la protéine S du SRAS-CoV-2. Fait intéressant, les sérums de 14 échantillons pré-COVID-19 ont montré des titres d’Ac IgG anti-SARS-CoV-2 N spécifiques (entre 200 et 3200), tandis que les 26 autres échantillons ont montré une réponse très faible à nulle pour le SARS-CoV-2 N protéine.
Les chercheurs ont identifié une réactivité croisée contre des candidats peptidiques entre les protéines N du SRAS-CoV-2 et du HCoV OC43 dans 40 échantillons pré-COVID-19. Quatre échantillons de sérums représentant 10 % des échantillons – C7-, C26-, C 43- et C9 – ont reconnu les peptides HCOV-V-OC43 N. Les échantillons C7- et C26- étaient positifs pour le peptide N-Ep1, l’échantillon C43- pour les peptides N-Ep1 et N-Ep4 et l’échantillon C9 a détecté les peptides N-Ep1, N-Ep3 et N-Ep4.
Conclusion
Les résultats de l’étude ont démontré la présence de quatre épitopes de cellules B sur la protéine N du SRAS-CoV-2 (N-Ep1, N-Ep2, N-Ep3 et N-Ep4) qui ont été reconnus par la réponse humorale de plusieurs patients positifs au SRAS-CoV-2 et ont été conservés dans d’autres coronavirus humains. De plus, trois séquences exposées en surface et des homologues peptidiques ont également été identifiés à partir d’échantillons de sérum pré-COVID-19 mettant en évidence la réactivité croisée des anticorps contre la protéine SARS-CoV-2 N.
