L’apparition de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) a entraîné des recherches intensives sur les caractéristiques biologiques de l’agent pathogène responsable, le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2). La réponse immunitaire médiée par des anticorps neutralisants, provoquée par le virus ou par les vaccins, est d’une importance capitale pour déterminer le type d’intervention nécessaire pour obtenir l’immunité de la population, qui est reconnue comme le seul espoir d’arrêter la pandémie et de sortir de son ombre.
Maintenant, une nouvelle étude récemment publiée sous forme de pré-impression bioRxiv* Le serveur rapporte la nature essentielle des fonctionnalités médiées par Fc pour déterminer l’efficacité de ces anticorps.
Sommaire
Effets médiés par le Fc
Les anticorps ont deux parties fonctionnelles, le fragment de liaison à l’antigène (Fab) et le fragment cristallisable (Fc). Le premier détermine la spécificité de l’anticorps et lui permet de se lier à son antigène apparenté, mais le Fc médie son activité biologique via une interaction avec le récepteur Fc (FcR).
Les FcR sont de différents types, y compris les récepteurs gamma (FcyR) qui engagent les anticorps pour produire diverses réactions biologiques contre la particule portant l’antigène en question. Ceux-ci comprennent la cytotoxicité dépendante du complément (CDC), la cytotoxicité cellulaire dépendante des anticorps 79 (ADCC) et la phagocytose cellulaire dépendante des anticorps (ADCP).
Comme il ressort clairement des noms, ces activités entraînent l’activation des composants de la coagulation et de la cascade inflammatoire appelés système du complément, ce qui entraîne le marquage et la destruction de l’agent pathogène. De plus, l’agent pathogène est attaqué par des cellules immunitaires sur la base de l’anticorps attaché, et soit détruit soit englouti par les phagocytes.
La région Fc attire et déclenche ainsi l’activation des cellules tueuses naturelles (cellules NK), des monocytes et des neutrophiles, afin de favoriser la clairance des cellules infectées et d’empêcher la propagation du virus.
De plus, la réponse médiée par FcR détermine également le profil de cytokine produit par ces cellules après activation, favorisant l’immunité adaptative contre le pathogène.
Les réponses médiées par Fc sont également associées à des effets nocifs sur l’hôte, tels que le renforcement dépendant des anticorps (EAD) de la maladie. Cela a été rapporté avec le SRAS-CoV et le virus respiratoire syncytial (RSV).
Objectifs de l’étude
L’étude actuelle visait à comprendre le rôle joué par les NAb via leurs portions Fc dans la protection ou la pathologie COVID-19, étant donné que ceux-ci sont largement utilisés dans le traitement de cette maladie.
Il décrit l’utilisation d’une modalité d’imagerie appelée imagerie par bioluminescence (BLI) pour explorer les effets réels du traitement avec les NAb chez la souris, à la fois avant et après leur contestation avec le SRAS-CoV-2. Le virus a été marqué avec l’enzyme nanoluciférase pour permettre la BLI.
La plupart des NAb se fixent à la protéine de pointe virale, au domaine de liaison au récepteur (RBD) de la sous-unité S1, pour bloquer l’attachement de la pointe au récepteur de la cellule hôte, l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2). Le domaine N-terminal (NTD) de la sous-unité S1 et la sous-unité S2 sont également ciblés par les NAbs.
L’utilisation de BLI a permis de retracer la propagation du virus dans tout le corps, à une variété de sites anatomiques, en identifiant les tissus impliqués et en visualisant les effets de divers protocoles de traitement NAb.
Quels ont été les résultats?
Les chercheurs ont suivi la propagation du virus SRAS-CoV-2 du nez aux poumons, puis à divers organes via la circulation systémique, y compris le système nerveux central.
L’administration de NAb puissants a conduit à la résolution efficace de l’infection lorsqu’elle est administrée dans les 72 heures suivant l’infection et a également été capable de la prévenir. Les NAb provenaient d’un patient convalescent COVID-19, dont le plasma a montré une activité neutralisante robuste avec des niveaux élevés de NAb.
L’ampleur de la réponse des lymphocytes B a montré de multiples NAb, dont les deux plus puissants étaient CV3-1 et CV3-25. Celles-ci ont été caractérisées pour leur spécificité par une variété de tests, et ont montré une très haute affinité pour le pic viral, à de faibles concentrations nanomolaires. Ce dernier a également montré une réactivité croisée avec la sous-unité SARS-CoV-2 S2 et le pic SARS-CoV.
Les deux anticorps ont bloqué le pseudovirus exprimant le pic du SRAS-CoV-2 ainsi que le virus authentique, et ont empêché la formation de syncytia entraînée par la protéine de pointe après l’infection. CV3-1 a montré une activité dix fois plus élevée que CV3-25.
Dans trois schémas prophylactiques différents, les NAb ont réduit la charge virale dans les poumons et sa propagation. Lorsque CV3-1 a été administré seul ou en combinaison avec CV3-25, dans un cocktail équimolaire, une protection de près de 100% contre l’infection a été obtenue.
De plus, ces deux schémas ont empêché l’induction de la tempête de cytokines hyperinflammatoires, bien que cela n’ait pas été observé avec le prétraitement CV3-25.
L’efficacité des NAb était très élevée, avec une protection de 50% obtenue avec 0,75 mg / kg de CV3-1 contre une infection mortelle. La fenêtre thérapeutique dans laquelle était présente une efficacité maximale contre les issues létales s’étendait jusqu’à trois jours inclus à compter de l’infection par le virus.
Quatre jours après le début de l’infection, l’administration de CV3-1 n’a pas pu arrêter la propagation virale ou la neuroinvasion, 75% des souris infectées mourant. Ces animaux ont présenté une perte de poids sévère, des niveaux élevés de cytokines inflammatoires et des charges virales dans les tissus.
L’absence de fonction effectrice Fc réduit l’efficacité
Les chercheurs ont examiné le rôle des fonctions médiées par FcR dans l’efficacité de ces NAb. Ils ont d’abord créé des versions mutantes Leucine to Alanine (L234A / L235A, LALA) des deux NAbs.
Ces modifications réduiraient les interactions avec les récepteurs Fc. Le résultat était une diminution de l’ADCC et de l’ADCP, mais avec une liaison d’anticorps intacte et une capacité de neutralisation pour l’un ou l’autre NAb.
Les souris traitées avec des NAb mutants LALA ont montré des changements tels qu’une perte de poids et une non-survie après l’infection, avec une charge virale élevée dans les tissus, indiquant que « Les mutations LALA avaient en effet compromis l’efficacité protectrice des deux anticorps. »
Le virus a pu se répliquer à un niveau plus élevé, provoquer une neuroinvasion et une perte de poids même après un traitement avec ces NAb, par rapport aux NAb de type sauvage. Les deux mutants se sont avérés être attachés aux surfaces neuronales.
Les LALA-NAbs ne parviennent pas à prévenir l’infection
Après le prétraitement CV3-1, les charges virales étaient indétectables six jours après l’infection. Cependant, avec le mutant LALA-CV3-1, le prétraitement a abouti à des charges virales plus élevées, indiquant un échec de la protection et une infection des poumons s’étendant rapidement. Tous les animaux infectés sont morts à ce moment-là malgré le prétraitement.
Le même phénomène a été observé avec CV3-25, où les charges virales dans les tissus ont diminué d’un log, par rapport à celles traitées avec le mutant LALA correspondant. Chez ces derniers, les charges virales étaient similaires à celles des témoins non traités.
Le traitement CV3-25 a conduit à un retard dans la mort des souris suite à l’infection, avec seulement 25% des souris étant protégées contre une issue létale, contrairement à l’efficacité à 100% de CV3-1. Cependant, cela a été réduit avec les mutations LALA.
En fait, LALA-CV3-1 a fourni seulement moins de 63% de protection, et simultanément, les souris prétraitées avec l’un ou l’autre des mutants LALA ont montré une augmentation significative des niveaux de cytokines inflammatoires dans le nez, les poumons et le cerveau.
Les LALA-NAbs ne parviennent pas à traiter l’infection
Des découvertes similaires ont été trouvées après le traitement d’une infection établie avec les NAb mutants. En fait, les charges virales dans les poumons dans le groupe de souris infectées traitées avec CV3-1 LALA Nab étaient comparables à celles des témoins, mais les niveaux de cytokines étaient encore plus élevés, indiquant le besoin crucial de fonctions effectrices Fc pour réguler la libération de cytokines. .
Les neutrophiles, les monocytes et les cellules NK ont contribué à la guérison dépendante des anticorps des souris de l’infection mortelle par le SRAS-CoV-2 et sont essentiels au succès des thérapies dirigées contre le SRAS-CoV-2 NAb. »
Non seulement ces anticorps provoquent une neutralisation directe, mais ils activent les FcR, ainsi que les monocytes, les neutrophiles et les cellules tueuses naturelles, pour réduire la réponse inflammatoire des cytokines et ainsi atténuer les dommages inflammatoires systémiques.
Quelles sont les implications?
Ces découvertes impliquent qu’en l’absence de fonctions effectrices Fc, certaines des particules virales n’ont pas pu être éliminées par les NAb et ont ainsi réussi à établir une infection malgré le prétraitement. L’activité cellulaire immunitaire, impliquant les monocytes, les neutrophiles et les cellules NK, est donc essentielle à l’élimination virale médiée par CV3-1.
L’étude actuelle montre également que les fonctions effectrices de Fc sont vitales lors de l’utilisation des NAb à la fois pour la prévention et le traitement de l’infection par le SRAS-CoV-2, contrairement aux hypothèses précédentes.
Le CV3-25 NAb ciblant S2 pourrait devenir plus important, même s’il est moins puissant, car de nouvelles variantes du virus présentent plus de mutations conférant une résistance dans la sous-unité S1, épargnant le domaine S2. Cet anticorps neutralise en fait le variant sud-africain, contrairement aux autres NAb qui ciblent la NTD ou la RBD.
Nos données s’ajoutent au nombre croissant de preuves qui suggèrent l’absence d’un mécanisme d’amélioration dépendant des anticorps (EAD) avec un rôle protecteur plutôt que pathogène pour les effets Fc lors d’une infection par le SRAS-CoV-2. »
Des investigations supplémentaires devraient être menées pour confirmer cela et pour identifier les FcR ciblés par les NAb afin de concevoir des molécules thérapeutiques et prophylactiques plus puissantes.
*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.
