Le site de clivage de la furine de la glycoprotéine de pointe du SRAS-CoV-2 améliore la réplication virale dans les poumons

Dans un nouveau bioRxiv * papier préimprimé, des chercheurs de l'Imperial College de Londres, du King's College de Londres et de l'Université de Bristol au Royaume-Uni montrent que le site de clivage de la furine de la glycoprotéine de pointe du SRAS-CoV-2 représente un déterminant clé de la transmission chez les humains, car il facilite considérablement réplication dans les cellules des voies respiratoires – ouvrant la porte au développement de nouvelles thérapies.

Le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) et d'autres coronavirus pénètrent dans les cellules hôtes en utilisant leur glycoprotéine de pointe. Cette structure se compose de deux sous-unités; S1 est une sous-unité de liaison au récepteur qui se fixe à l'enzyme de conversion de l'angiotensine 2 (ACD2), tandis que S2 est une sous-unité de fusion membranaire qui confère l'entrée virale dans la cellule.

Semblable à une myriade d'autres glycoprotéines virales enveloppées, la glycoprotéine de pointe du SRAS-CoV-2 est synthétisée comme un précurseur qui est ensuite clivé afin de pouvoir exercer une activité de fusion avec la membrane cellulaire humaine.

En fonction de la séquence exacte de la glycoprotéine du pic à la jonction S1 / S2, ce clivage se produit lors du trafic du pic dans la cellule productrice – soit par des enzymes de type furine de l'hôte, soit par des sérine protéases à la surface cellulaire (comme la protéase transmembranaire sérine 2 ou TMPRSS2).

La présence d'un site de clivage de la furine à la jonction S1 / S2 n'est pas inhabituelle chez les coronavirus humains. Plus précisément, deux des quatre coronavirus saisonniers réputés pour leur transmission efficace chez l'homme – hCoV-HKU1 et hCoV-OC43 – contiennent tous deux des sites de clivage de la furine. En revanche, le MERS-CoV contient un site de clivage de la furine dibasique sous-optimal.

D'autre part, les deux autres coronavirus humains saisonniers (hCoV-229E et hCoV-NL63) ne contiennent pas de sites de clivage de la furine dans leurs glycoprotéines de pointe, apparemment sans perte de transmissibilité. Par conséquent, le clivage médié par la furine de la glycoprotéine de pointe n'est pas une prérogative absolue pour une propagation respiratoire efficace chez les humains.

Alors, quelle est la situation avec le SRAS-CoV-2? L'insertion de quatre acides aminés dans sa glycoprotéine de pointe a abouti à un site de clivage de la furine (CS) sous-optimal. Cependant, un groupe de recherche dirigé par le Dr Thomas P. Peacock de l'Imperial College de Londres au Royaume-Uni a proposé un mécanisme par lequel le type de site de clivage de la furine est en fait un avantage pour le virus dans les voies respiratoires humaines, permettant un succès interhumain transmission.

Générer des mutants de pointe

Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé une combinaison de pseudotypes lentiviraux du SRAS-CoV-2 hébergeant des mutations du site de clivage de la glycoprotéine de pointe, ainsi que des variantes du virus SRAS-CoV-2 passées par Vero afin d'étudier le mécanisme moléculaire par lequel le site de clivage polybasique de le virus facilite une entrée organisée et efficace dans les cellules pulmonaires.

Plus spécifiquement, la signification du site de clivage polybasique de la glycoprotéine de pointe du SRAS-CoV-2 a été étudiée en générant un certain nombre de mutants de pointe qui étaient prédits pour réguler l'efficacité du clivage de la furine et en les testant dans des cultures cellulaires et des animaux de laboratoire (furets).

Tous les échantillons humains utilisés dans ce vaste projet de recherche ont été obtenus auprès de l'Imperial College Healthcare Tissue Bank. Enfin, la capacité des sérums de furet à neutraliser le virus SARS-CoV-2 de type sauvage a été évaluée en utilisant un test de neutralisation sur la lignée cellulaire Vero E6 (c'est-à-dire des cellules dérivées de l'épithélium rénal couramment utilisées pour la propagation virale).

Décrypter une transmission virale efficace

« Nous montrons que le pré-clivage du pic lors de la sortie virale a amélioré l'entrée des virions de descendance dans les cellules exprimant TMPRSS2 telles que celles qui sont abondantes dans les tissus respiratoires », expliquent les auteurs de l'étude.

En d'autres termes, l'insertion polybasique au site de clivage S1 / S2 confère au SARS-CoV-2 un avantage de fitness significatif dans les cellules exprimant TMPRSS2, ce qui est probablement une condition préalable clé pour une transmission efficace du virus entre humains.

Cela a été confirmé dans des études animales où, contrairement au SRAS-CoV-2 de type sauvage, un virus avec un site de clivage de la furine supprimé ne s'est pas répliqué à des titres élevés dans les voies respiratoires supérieures des furets et n'a pas non plus transmis aux animaux sentinelles cohabités. (ce qui est tout à fait en accord avec des expériences similaires menées sur des hamsters).

Proposer de nouvelles options de traitement

Ces résultats dévoilent le TMPRSS2 comme cible potentielle pour les médicaments et les nouvelles thérapies. Et tandis que l'inhibition de l'activité de la protéase TMPRSS2 n'empêche pas d'autres voies d'infection qui peuvent se produire via l'endosome, cette protéase est indispensable à la réplication virale dans les cellules des voies respiratoires.

« Nous avons montré dans cette étude que l'inhibiteur de protéase, le camostat, est très efficace pour bloquer la réplication du SRAS-CoV-2 dans les cellules des voies respiratoires humaines, et nous notons que des essais cliniques sont en cours », soulignent les auteurs de l'étude sur les implications de leur bioRxiv papier.

Cette étude a également une valeur méthodologique, car elle confirme les obstacles à l'utilisation de la lignée cellulaire Vero E6 comme voie vers le développement de classes de médicaments qui servent d'inhibiteurs d'entrée car elles ne reflètent pas avec précision le mécanisme d'entrée privilégié du SRAS-CoV-2 chez l'homme. cellules des voies respiratoires.

Dans tous les cas, les auteurs concluent l'article en suggérant qu'un site de clivage de la furine dans la lignée des virus du SRAS est une source de préoccupation. Par conséquent, la surveillance des coronavirus sauvages est une étape cruciale dans la prévision et l'interception de futures pandémies potentielles.

*Avis important

bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas examinés par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, orienter la pratique clinique / les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.