À l'aide d'un ensemble de différents anticorps monoclonaux, les chercheurs ont déterminé différentes mutations dans la protéine de pointe du SRAS-CoV-2 qui conduit à une résistance. La compréhension de ces mutations résistantes est importante pour développer des stratégies thérapeutiques efficaces.
Le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), responsable de la pandémie COVID-19, infecte les cellules hôtes via les protéines de pointe à la surface du virus. La sous-unité N-terminale (S1) joue un rôle dans la liaison au récepteur et la sous-unité C-terminale (S2) aide à la fusion de la membrane des cellules virus-hôte.
Les domaines de liaison aux récepteurs (RBD) de S1 se lient à l'enzyme 2 de conversion de l'angiotensine humaine (ACE2). Les anticorps anti-SARS-CoV-2 préviennent l'infection en ciblant la RBD.
Les virus à ARN, comme le SARS-CoV-2, sont présents sous la forme d'un essaim de séquences génomiques autour d'une séquence centrale. Des variantes peuvent s'échapper de cet essaim en présence d'anticorps ou de médicaments et devenir résistantes.
Il y a maintenant plus de 2700 mutations identifiées dans la protéine de pointe du virus SARS-CoV-2. Il peut y avoir plusieurs mécanismes pour ces mutations, comme l'adaptation de l'hôte et la sélection immunitaire lors d'une infection naturelle. Des mutants supplémentaires pourraient survenir avec l'utilisation de vaccins, d'anticorps thérapeutiques et d'une thérapie plasmatique de convalescence, ce qui pourrait réduire l'efficacité de ces thérapies.
Mutations résistantes aux anticorps
Dans un papier pré-imprimé publié sur le bioRxiv* serveur, des chercheurs de l'Université de Washington à St. Louis, Harvard et Mayo Clinic rapportent le paysage mutationnel de la résistance dans le SRAS-CoV-2 RBD en utilisant une variété d'anticorps monoclonaux (mAbs).
Ils ont utilisé un virus chimérique de la stomatite vésiculaire infectieuse (VSV), un mimique du SRAS-CoV-2, où ils ont remplacé la glycoprotéine par la protéine de pointe du SRAS-CoV-2. En utilisant le mAb 2B04, les auteurs ont déterminé que les variants de SARS-CoV-2 qui n'étaient pas neutralisés avaient des mutations dans la RBD liées à des résidus impliqués dans la liaison de l'ACE2.
Des tests supplémentaires avec neuf autres mAbs ont révélé un résultat similaire. Pour le mAb 2H04, les mutations de résistance étaient présentes à l'extérieur du site de liaison ACE2, sur le côté et à la base du RBD. Cela suggère que la neutralisation du virus peut se produire par d'autres facteurs de fixation.
Plusieurs mutations de résistance étaient communes parmi les différents mAbs testés, suggérant qu'ils représentent des sites antigéniques importants sur la RBD.
Les mutations de résistance résultant des différents mAbs les ont rendus résistants aux autres mAbs dans le tableau choisi de mAbs. Les substitutions à S477 et E484 ont conduit à une large résistance, tandis que les substitutions à plusieurs autres sites ont conduit à une résistance à plus d'un mAb.
Les récepteurs ACE2 humains solubles, qui ne sont pas attachés aux cellules et peuvent entrer en compétition avec ceux de la cellule hôte pour se lier au virus, sont une autre stratégie à l'étude pour combattre le virus. Les auteurs ont testé la résistance des cellules Vero E6 à l'ACE2 soluble humaine et murine. L'ACE2 soluble humain a neutralisé tous les mutants d'échappement, bien que certaines mutations aient nécessité des concentrations d'ACE2 plus élevées pour être neutralisées.
Les auteurs ont également utilisé le sérum de quatre patients convalescents COVID-19 pour tester si les anticorps sériques neutralisaient les virus mutants d'échappement. Ils ont trouvé de nombreuses mutations résistantes à la neutralisation par les sérums. En particulier, la mutation au niveau du résidu E484 était résistante aux quatre sérums, ce qui suggère qu'il s'agit d'un épitope neutralisant majeur. Cependant, la substitution à cette position était assez rare et trouvée seulement dans environ 0,05% des souches séquencées.
VSV-SARS-CoV-2 échappe à l'isolement du mutant. (A) Aperçu de l'expérience de sélection de mutant d'échappement. 2B04 et un mAb anti-grippe témoin ont été testés pour leur activité neutralisante contre VSV-SARS-CoV-2. La concentration de 2B04 ajoutée dans la superposition a complètement inhibé l'infection virale (panneau du milieu). Les données sont représentatives de deux expériences indépendantes. Des analyses de plaque ont été effectuées pour isoler le mutant d'échappement VSV-SARS-CoV-2 sur des cellules Vero E6 TMPRSS2 (flèche rouge indiquée). Dosages de plaque avec 2B04 dans la superposition (plaque inférieure dans le panneau de droite); dosages de plaque sans Ab dans la superposition (plaque supérieure dans le panneau de droite). Les données sont des images représentatives de trois expériences indépendantes. (B) Schéma du gène S, qui a subi un séquençage Sanger pour identifier les mutations (panneau de gauche). Pour la validation, chaque mutant VSV SARS-CoV-2 a été testé dans des essais sur plaque avec ou sans 2BO4 dans la superposition sur des cellules Vero (panneau de droite). Des images représentatives de deux expériences indépendantes sont présentées.
Mutations résistantes trouvées dans des isolats de virus humains
Les auteurs ont également testé des mutations supplémentaires, ajoutant jusqu'à 48 mutants d'échappement différents. L'équipe a également étudié si l'un de ces mutants était présent dans des isolats humains de SRAS-CoV-2 en compilant les séquences génomiques disponibles du virus et en les comparant à la séquence génomique des mutants. Ils ont trouvé que 27 des 48 mutations circulaient chez l'homme, la mutation la plus fréquente étant le D614G, observée dans 86% des isolats.
La substitution à S477N, qui conférait une résistance à un certain niveau dans tous les mAb, était la deuxième variante la plus abondante dans les isolats humains.
Les auteurs notent également quelques limites de l'étude. Bien que le VSV soit un imitateur efficace du virus SARS-CoV-2, 27 mutants d'échappement n'ont été trouvés que dans les isolats humains du virus. Ils notent également les quelques sérums humains testés. Plus d'échantillons de sérum humain peuvent aider à déterminer l'étendue de la neutralisation et les mutants d'échappement présents.
Si de telles variations du virus surviennent après la vaccination, elles pourraient limiter l'efficacité du traitement. « La barrière génétique relativement faible à la résistance combinée à la connaissance de la présence de substitutions pertinentes dans les isolats cliniques suggère qu'une thérapie mAb efficace nécessitera probablement une combinaison d'au moins deux anticorps neutralisants », écrivent les auteurs. La détermination des résidus résistants à des anticorps spécifiques pourrait aider à sélectionner des combinaisons basées sur des mutations résistantes non chevauchantes.
*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.
