La propagation rapide du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), entraînant la pandémie de COVID-19, a poussé le monde à développer des vaccins précipités mais efficaces contre la maladie. La plupart des vaccins COVID-19 actuellement utilisés reposent sur le principe de l’inactivation du virus, des vecteurs adénoviraux ou l’utilisation d’acides nucléiques directs (ARNm/ADN).
Dans une nouvelle étude récemment publiée dans la revue Virusdes chercheurs ont rapporté le développement d’un candidat vaccin COVID-19 prometteur qui est basé sur des particules pseudo-virales (VLP) du SRAS-CoV-2, dérivées de la co-expression de la pointe (S), de la membrane (M) et de l’enveloppe (E) protéines structurales dans le système d’expression du baculovirus.
In vitro les tests ont confirmé leur antigénicité, et la provocation virale chez les hamsters immunisés contre les VLP a démontré leur immunogénicité. L’immunisation avec les VLP du SRAS-CoV-2 n’a pas pu empêcher la réplication in vivo du virus de provocation ; cependant, les titres viraux et les marqueurs pathologiques de la maladie ont été réduits par rapport au groupe témoin.
Les particules de type virus (VLP)
Les VLP correspondent à des structures similaires au virus ; cependant, ils sont déficients en réplication en raison de l’absence d’ADN ou d’ARN génomique. Un VLP peut également être imaginé comme une coquille de virus vide. Ceux-ci peuvent interagir directement avec les cellules présentatrices d’antigène (APC), en particulier les cellules dendritiques, qui sont les APC les plus puissantes.
Protéines coronavirales M et E, si co‐exprimées in vitro, peut entraîner la formation de VLP. La protéine-M couvrant la membrane, la plus abondante des protéines associées à l’enveloppe du coronavirus, entraîne principalement l’assemblage des particules de coronavirus. Alors que M s’oligomérise pour former un réseau qui structure la conformation de l’enveloppe virale, il recrute également d’autres protéines structurelles dans les particules virales naissantes complétant le processus d’assemblage. La plus petite protéine d’enveloppe E, bien qu’incorporée dans les virions naissants en très petite quantité, est indispensable au succès du bourgeonnement du virus.
La protéine trimérique spike S, responsable de l’interaction avec le récepteur hôte ACE2 et facilitant la fusion membranaire, peut également être co‐exprimée dans les cellules exprimant M et E. S est un antigène hautement immunogène qui entraîne la génération d’anticorps neutralisants, bloquant l’interaction entre S1 et ACE2.
Comme les VLP imitent la structure authentique du virus et expriment la protéine S trimérique sur plusieurs sites, elles stimulent de manière appropriée l’immunité humorale et peuvent être reconnues par les cellules présentatrices d’antigène (APC) pour générer une réponse appropriée des lymphocytes T. De plus, la co-administration d’un adjuvant n’est pas nécessaire en raison de leur nature multimérique.
Plusieurs vaccins à base de VLP pour d’autres virus, produits par le système de cellules d’insectes baculovirus, sont actuellement utilisés, prouvant leur évolutivité et leur acceptabilité », souligne l’équipe.
Construction et vérification de SARS-CoV-2 VLP
L’équipe, dans le passé, avait construit un baculovirus recombinant qui exprimait les protéines structurelles S, E et M nécessaires à la formation de VLP du SRAS-CoV. Suivant une stratégie similaire, l’équipe de l’étude actuelle a développé un seul baculovirus recombinant exprimant le SARS-CoV-2 S, M et la protéine SARS-CoV E précédemment utilisée. Les protéines E du SARS‐CoV et du SARS‐CoV‐2 sont fonctionnellement échangeables aux fins de la production de VLP. Par conséquent, l’équipe a utilisé l’insert de gène SARS-CoV E existant pour la nouvelle construction de virus recombinant.
Western blot de cellules d’insectes infectées avec le virus recombinant (construction compétente VLP) a confirmé l’expression des deux protéines S et M ensemble. En outre, il a été démontré que la protéine S existe sous forme de protéine trimérique (la forme native sur l’enveloppe virale) dans la structure VLP. Les VLP ont été purifiées sur un gradient de saccharose où elles forment une bande distincte à un gradient de 35 % de saccharose. La SDS‐PAGE colorée au bleu de Coomassie sur la fraction de gradient à 35% a montré 3 bandes proéminentes à 10, 30 et 180 kDa correspondant aux protéines E, M et S, respectivement.
Par conséquent, l’équipe a réussi à produire un seul baculovirus recombinant qui pourrait exprimer, à lui tout seul, les trois protéines structurales nécessaires à la formation des VLP du SARS‐CoV‐2.
La microscopie électronique à transmission (TEM) de la fraction a montré des VLP assemblés sous forme de structures en forme de vésicules d’environ 100 nm de diamètre affichant des pointes en forme de couronne caractéristiques des particules de coronavirus.
Les VLP du SARS-CoV-2 sont à la fois antigéniques et immunogènes
Des sérums de convalescents ont été utilisés pour sonder les VLP pour l’antigénicité. Plusieurs sérums convalescents ont réagi fortement avec les VLP immobilisées sur ELISA, suggérant que les VLP présentaient l’antigène S sous une forme appropriée pour se lier aux anticorps.
Un modèle de hamster syrien, qui présente une pathologie de la maladie et une réponse en anticorps neutralisants similaires au COVID-19 humain, a été utilisé pour tester l’immunogénicité des VLP portant la protéine S du SRAS-CoV-2. La vaccination candidate VLP a été administrée en deux doses à 28 jours d’intervalle à 5 hamsters. Aucun témoin de traitement n’a également été conservé.
La séroconversion et le développement d’anticorps neutralisants anti-RBD ont été observés chez 4 animaux sur 5 après la première dose et chez tous les animaux immunisés contre le VLP après la deuxième dose. Le groupe témoin n’a montré aucune activité d’anticorps.
Plus tard, deux semaines après la deuxième dose de VLP, les hamsters ont été infectés expérimentalement avec une dose infectieuse de SARS‐CoV‐2 et ont observé l’activité des anticorps. Les titres d’anticorps neutralisants ont augmenté dans les 4 jours suivant la provocation chez les animaux immunisés contre le VLP plus tôt que le groupe témoin.
L’équipe a également observé une clairance plus lente de l’ARN génomique des écouvillons oraux des témoins par rapport au groupe immunisé contre le VLP. La charge virale maximale au jour 2 de l’épreuve dans les écouvillons oraux du groupe de traitement était bien inférieure à celle du groupe témoin, c’est-à-dire 1,4 × 107 et 4,7 × 107, respectivement. Cependant, la différence n’était pas significative. Les écouvillons nasaux ont également montré un schéma similaire.
Au jour 10, les poumons des animaux immunisés contre le VLP présentaient des scores inférieurs pour les marqueurs d’inflammation et moins de cellules syncytiales S positives que les témoins non vaccinés.
Tous les animaux de traitement et témoins se sont rétablis au jour 14 après la provocation virale, mais les animaux immunisés se sont rétablis significativement plus rapidement que les témoins.
Les résultats suggèrent que les niveaux d’anticorps étaient insuffisants pour protéger contre l’infection, mais suffisants pour réduire la gravité de la maladie.
Dans notre étude, les VLP étaient immunogènes en l’absence d’adjuvant et ont été produites à l’aide d’une technologie déjà utilisée pour les vaccins humains et animaux offrant une évolutivité, un processus de fabrication acceptable et une voie d’homologation établie », conclut l’équipe.
