La pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), causée par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), reste un problème mondial. Comme d’autres coronavirus, le SRAS-CoV-2 utilise sa glycoprotéine de pointe pour accéder aux cellules hôtes. La protéine de pointe du SRAS-CoV-2 est clivée par la cathepsine – une sérine protéase – pour que la fusion membranaire se produise entre le virus et la cellule. Cependant, du fait qu’il contient un site de clivage polybasique (CS), il peut également être clivé par des enzymes de type furine exprimées par la cellule hôte.
Des mutations délétères se produisant au CS ont été fréquemment documentées dans des cellules Vero, une lignée cellulaire de laboratoire populaire pour tester la réplication du SRAS-CoV-2. On a observé que ces mutations réduisaient la nature polybasique du site, affectant potentiellement la capacité du virus à pénétrer dans les cellules.
Des chercheurs basés à l’Imperial College de Londres, au Royaume-Uni, ont récemment mis en évidence les effets de ces mutations délétères CS via un modèle animal furet, démontrant que les sites de clivage de la furine sont un élément nécessaire de la capacité du virus à se répliquer. Le document est disponible pour lecture à Microbiologie de la nature.
L’étude
L’équipe de recherche a synthétisé un certain nombre de pseudovirus basés sur le SRAS-CoV-2 contenant les sites de clivage de type sauvage et mutant (Δ), qui avaient ou n’avaient pas la capacité d’être clivés par la furine. Les furets sont un modèle animal courant et pratique pour tester la transmission des virus respiratoires. Cependant, avant les tests dans ce modèle, l’efficacité de la transmission virale a été observée pour la première fois dans Vero et des lignées cellulaires humaines.
Grâce à des tests de compétition, ils ont démontré que ΔCS était capable de devenir rapidement le virus dominant dans les cellules Vero, par rapport à son homologue de type sauvage. Cependant, dans les lignées cellulaires humaines (cellules intestinales, cellules épithéliales des voies respiratoires et cellules pulmonaires), le type sauvage était capable de proliférer rapidement bien plus que ΔCS et de le remplacer complètement en 72 heures.
Des pseudovirus contenant les pics mutants de type sauvage ou ΔCS ont ensuite été testés dans des lignées cellulaires humaines: cellules 293T exprimant ACE2 humaine, cellules Caco-2 et cellules Calu-3. Les mutants Spike dépourvus de clivage par la furine ont pu pénétrer dans les cellules 293T 3 fois plus efficacement que le virus de type sauvage. Cependant, ils étaient significativement moins efficaces pour entrer dans les cellules Caco-2 et Calu-3.
Il s’avère que l’entrée du SRAS-CoV-2 dans les cellules 293T repose sur un processus différent de celui de l’entrée dans les cellules épithéliales Caco-2, Calu-3 et des voies respiratoires humaines; le premier dépend des cathepsines et le second de la sérine protéase TMPRSS2.
Les chercheurs ont ensuite comparé l’entrée cellulaire de SAR-CoV-2 dans des variantes cellulaires exprimant ACE2 avec ou sans TMPRSS2. Ils ont observé que l’expression de TMPRSS2 favorisait l’entrée cellulaire pour tous les pseudovirus de coronavirus, mais surtout cette expression de protéase soutenait également l’entrée de SARS-CoV-2 de type sauvage au-dessus du mutant dépourvu de furine CS. En outre, ils ont découvert que la furine CS contenant du SRAS-CoV-2 avait des mécanismes d’échappement des protéines IFITM qui autrement désactiveraient l’entrée des cellules virales.
Enfin, l’équipe a testé les souches variantes CS dans un modèle de furet. L’équipe de recherche a découvert, conformément aux résultats des tests sur des lignées cellulaires humaines, que la furine CS contenant le virus SARS-CoV-2 de type sauvage était beaucoup plus efficace pour se répliquer et se transmettre que les variantes mutantes CS, en dépassant en fait complètement ces variantes.
Les furets et les visons représentent des modèles fiables d’observation et de test des virus respiratoires, tels que la grippe, la grippe aviaire et maintenant le nouveau SARS-CoV-2.
En fin de compte, Peacock et ses collègues ont observé que les virus furine CS SARS-CoV-2 sont capables de transmettre beaucoup plus rapidement que les variants avec des mutations délétères qui n’ont pas cette capacité polybasique. Ils soupçonnent que cela est dû à un degré plus élevé de stabilité de la protéine de pointe, mais certainement, cette version originale de type sauvage semble fournir une certaine capacité à échapper à des protéines autrement désactivantes.
Ceci est significatif car ces mutations délétères sont apparues plusieurs fois dans des lignées cellulaires Vero, mettant en évidence une limitation malheureuse dans une lignée de test cellulaire par ailleurs fiable et courante pour le SRAS-CoV-2.
Cependant, leur étude met en évidence une nouvelle cible médicamenteuse potentielle: le TMPRSS2. Les chercheurs concluent que l’inhibition de cette protéase réduirait potentiellement la capacité de réplication du virus une fois l’entrée dans la cellule. De plus, ils soulignent que le camostat, un inhibiteur de protéase, est très efficace pour bloquer cette réplication. Ces résultats ont été trouvés de manière cohérente dans les lignées cellulaires humaines et les modèles animaux de furet.
Alors que certains pays commencent maintenant à maîtriser la pandémie de SRAS-CoV-2 grâce au déploiement rapide de vaccins, l’épidémie de COVID-19 reste un problème mondial. D’autant que des mutations qui permettent une échappée immunitaire contre les vaccins surviennent, la recherche et le développement de thérapies médicamenteuses alternatives est toujours un élément crucial pour réduire la circulation du SRAS-CoV-2.
