La pandémie de coronavirus en cours de 2019 (COVID-19) causée par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) n’est que l’une des nombreuses maladies zoonotiques très similaires qui ont conduit à des épidémies au cours des deux dernières décennies. Une réponse neutralisante visant une cible virale commune plutôt que des protéines spécifiques à chaque virus serait très utile pour mettre fin à la pandémie actuelle ainsi que pour prévenir de futures flambées similaires.
Une nouvelle étude, publiée sous forme de pré-impression sur le bioRxiv* serveur, rapporte un ensemble d’anticorps du sérum de donneur COVID-19, qui semble être réactif entre plusieurs Sarbécovirus, y compris le SRAS-CoV-2, le SRAS-CoV et le syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS) -CoV.
Sommaire
L’antigène de pointe
Tous ces coronavirus (CoV) ont sur leur surface des glycoprotéines de pointe trimères qui assurent la médiation de l’attachement virus-récepteur et de l’entrée virale dans la cellule hôte. Le pic a un domaine de liaison au récepteur (RBD) au sommet de chaque protomère.
L’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) est le récepteur de la cellule hôte du SRAS-CoV et du SRAS-CoV-2, ainsi que de certains des autres CoV animaux et humains saisonniers. Le RBD existe dans la conformation «vers le haut» ou «vers le bas», mais n’est accessible au récepteur que dans le premier.
Les RBD de protéine de pointe CoV sont liés les uns aux autres et semblent se ramifier à partir d’une tige commune. Leur importance pour une entrée virale réussie en fait une cible naturelle et appropriée pour neutraliser les anticorps.
Anticorps ciblant la RBD
Ils ont été classés en quatre catégories: la classe 1 est codée par les gènes de la lignée germinale VH3-53 / VH3-63, et leur région de détermination de complémentarité de chaîne lourde courte 3 (CDRH3) se lie à un épitope qui chevauche le site de liaison ACE2 et ne peut se lier que si le RBD est «en hausse».
La classe 2 a un épitope se chevauchant de manière similaire, mais qui peut lier à la fois les RBD «vers le haut» et «vers le bas». La classe 3 se lie aux RBD «haut» et «bas» sur les côtés opposés, près d’un site de N-glycosylation. Les anticorps de classe 4 sont généralement faiblement neutralisants et se lient à un épitope cryptique dirigé vers l’intérieur sur les RBD «up».
Les anticorps neutralisants les plus puissants spécifiques au SARS-CoV-2 sont de classe 1 ou 2 et agissent en bloquant la liaison RBD-ACE2. Ils sont donc moins conservés à travers les Sarbecovirus.
Les anticorps de classe 3 et 4 dirigés contre la RBD sont de meilleurs choix pour une activité largement neutralisante, comme le montre S309, un anticorps de classe 3 contre le SRAS-CoV-2 isolé d’un donneur infecté par le SRAS-CoV.
Ainsi, la puissance de la neutralisation est souvent échangée contre une réactivité croisée accrue, comme cela est courant avec les virus en circulation qui ont plusieurs variantes.
Large spectre de liaison
L’étude actuelle s’est concentrée sur le C118 et le C022, tous deux anticorps de classe 4 provenant de donneurs positifs au COVID-19, capables de se lier et de neutraliser la plupart des RBD de Sarbecovirus à partir d’un tableau de 12, appartenant à différents clades, ainsi que le SRAS- Variants préoccupants de CoV-2 (COV) qui ont des caractéristiques d’évasion immunitaire et / ou d’infectivité plus élevées.
Seuls deux RBD n’ont pas été reconnus par C022, tandis que C118 s’est lié à tous. Pour mettre cela en perspective, l’anticorps de classe 3 S309 en a lié la moitié. Lorsqu’ils ont été testés contre les variantes RBD du SRAS-CoV-2 en circulation, y compris celui de B.1.1.1.7 et B.1.351 (COV du Royaume-Uni et d’Afrique du Sud), les deux ont montré une liaison comparable. Cette propriété est partagée par l’anticorps de classe 4 CR3022 ainsi que S309.
Structure en cristal
La structure cristalline du C118 lié au SARS-CoV et du C022 en complexe avec le SARS-CoV-2 a montré un épitope RBD hautement conservé. On a observé que ceci était lié par d’autres anticorps anti-SARS-CoV-2 de classe 4 à réaction croisée mais moins neutralisants tels que CR3022, S304 / S2A4 et EY6A.
Les interactions sont nombreuses et reposent sur des van der Waals et des liaisons polaires avec le RBD. Le Fab (fragment de liaison à l’antigène) provoquerait une entrave stérique à la liaison ACE2-RBD, ainsi que la liaison ACE2 au complexe anticorps-RBD. Ainsi, C118, C022 et C144 semblent entrer en compétition avec ACE2 pour se lier à la RBD, mais pas CR3022.
Ceci suggère « un mécanisme de neutralisation primaire pour C022 et C118 qui empêche la fixation de pointe aux récepteurs ACE2 de la cellule hôte. »
Tests de neutralisation
Lorsqu’ils ont été testés contre un ensemble de pseudovirus portant des pics de SARS-CoV-2 mutants avec une seule substitution d’acide aminé, C118 et C022 ont montré une puissance de neutralisation égale à celle du virus de type sauvage portant le pic D614G.
Les concentrations inhibitrices à 50% (valeurs IC50) étaient <1 μg / mL, avec les deux anticorps, pour presque tous les virus testés. L'exception était la neutralisation C118 du pic de SRAS-CoV, avec un IC50 presque cinq fois plus élevé que pour le reste. En comparaison, le CR3022 est peu neutralisant sauf pour le SARS-CoV et le WIV1.
S309 est un anticorps de classe 3 mais a montré une puissance de neutralisation élevée à des concentrations nanomolaires, à l’exception de B.1.1.1.7 et SHC014.
En plus de leur large spectre, C118 et C022 ont une plus grande capacité de neutralisation car ils bloquent une partie du site de liaison ACE2.
Séquences hautement conservées
La plupart des résidus sont hautement conservés ou substitués par des résidus synonymes entre le SARS-CoV-2 et d’autres RBD, ce qui explique probablement la large réactivité croisée. En fait, 70% des résidus sont partagés par les deux anticorps, et la majorité des contacts RBD étaient complètement identiques à travers les Sarbecovirus.
Les interactions backbone offrent une double protection
Ces deux anticorps ont de longues boucles CDRH3 dominantes qui permettent la liaison à un ensemble hautement conservé de résidus communs à tous les Sarbecovirus dans une direction orientée vers le haut qui lui permet de chevaucher le site de liaison ACE2.
Les longues boucles CDRH3 interagissent également beaucoup avec le squelette RBD, en particulier avec l’épitope RBD cryptique à sa base. De longues interactions de squelette permettent à la liaison de se produire même avec des résidus substitués dans les chaînes latérales dans différentes souches de sarbécovirus ou variantes de SARS-CoV-2.
Ce type de substitution est cependant rare avec les souches virales incluses dans cette étude. Cependant, cette double couche de protection contre les mutations d’échappement pourrait expliquer la large réactivité croisée et la capacité de neutralisation à travers les Sarbecovirus.
Une réticulation intra-spike accrue peut améliorer l’avidité
Les anticorps de classe 4 nécessitent non seulement deux RBD en position «haute», mais également une rotation RBD pour surmonter l’encombrement stérique des RBD adjacents, dans certains cas, comme avec S309.
Lorsqu’il est examiné par cryo-microscopie électronique, le complexe de pointe trimère-C118 a révélé une plus grande distance entre les RBD dans le trimère par rapport aux complexes entre le Fab des anticorps des classes 1 à 3 et le pic.
La séparation était également plus grande que celle observée dans les complexes ACE2-pic. L’importance des distances plus grandes disponibles entre les RBD de pointe dans la forme liée au récepteur est la possibilité qu’ils offrent pour la réticulation à l’intérieur de chaque pointe, qui est associée à une avidité accrue de la liaison.
Cet effet d’avidité n’a pas été observé avec C118 pour la neutralisation du SARS-CoV-2 et du SARS-CoV, bien qu’il soit présent avec WIV1 et SHC014. Inversement, il est fort en C022 pour les quatre pseudovirus.
De plus, les résultats suggèrent que la liaison est suivie d’une perte de stabilité du trimère de pointe, ce qui peut contribuer à la puissance de neutralisation.
Quelles sont les implications?
Ces résultats définissent un épitope de classe 4 à réaction croisée sur les RBD du sarbecovirus qui peut être ciblé dans la conception du vaccin et illustrent un mécanisme par lequel l’épitope RBD cryptique peut être consulté sur des trimères CoV S intacts.. »
Ces anticorps ont montré une puissante activité de neutralisation contre tous les virus sarbécovirus et SARS-CoV-2 testés ici, restant solidement neutralisants contre les mutations RBD naturelles qui définissent plusieurs COV en circulation actuelle.
Les mutations ont tendance à s’accumuler sur la région de liaison à l’ACE2 de la RBD, aidant ainsi le virus à échapper aux anticorps spécifiques ciblant la RBD. Ces anticorps possèdent de multiples mécanismes pour réduire l’impact de ces mutations.
Les anticorps de classe 4 décrits ici, C118 et C022, sont du type qui résulte d’une infection naturelle, et donc leurs sites de liaison doivent être étudiés pour proposer une conception immunogène efficace.
D’autres travaux pourraient se concentrer sur la sélection appropriée d’anticorps neutralisants puissants ciblant la RBD de classe 4 pour une puissance accrue, pour leur utilisation dans le traitement de cette maladie, ainsi que pour concevoir des immunogènes meilleurs et plus larges à l’avenir.
*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, orienter la pratique clinique / les comportements liés à la santé ou être traités comme des informations établies.
