L’étude indique que les principaux déterminants de la pathogénicité du SRAS-CoV-2 résident à l’extérieur de la protéine de pointe

Dans une récente étude publiée sur bioRxiv* serveur, des chercheurs de l’Université de Boston ont créé un coronavirus 2 (SRAS-CoV-2) recombinant chimère du syndrome respiratoire aigu sévère codant pour le gène de la glycoprotéine de pointe (S) d’Omicron dans l’épine dorsale d’un isolat ancestral du SRAS-CoV-2.

Arrière plan

Omicron BA.1 est désormais la variante prédominante du SRAS-CoV-2 préoccupante (VOC), qui est hautement transmissible dans les populations entièrement vaccinées et celles ayant une immunité acquise après une infection naturelle. Heureusement, il provoque une maladie bénigne à coronavirus 2019 (COVID-19). Cependant, Omicron S diffère de l’isolat ancestral du SRAS-CoV-2, Wuhan-Hu-1, par 59 mutations d’acides aminés, dont 37 résident dans la protéine S. Ainsi, les chercheurs ont cherché à savoir si la protéine S contrôle le comportement pathogène et antigénique des Omicrons.

À propos de l’étude

Dans la présente étude, les chercheurs ont utilisé une forme modifiée de réaction d’extension de la polymérase cyclique (CPER) pour fabriquer un virus chimérique Omi-S. Cette méthode a donné 0,5-5 x 10⁶ unités formant plaque (PFU) par ml de stocks de virus dans les deux jours suivant la transfection.

Pour in vitro études, l’équipe a infecté l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2)/la sérine protéase transmembranaire 2 (TMPRSS2)/Caco-2 et les cellules Vero E6 avec Omi-S à une multiplicité d’infection (MOI) de 0,01 et a surveillé la propagation virale par cytométrie en flux et le test de plaque. Ensuite, ils ont utilisé des cellules épithéliales pulmonaires alvéolaires de type 2 (iAT2) dérivées de cellules souches pluripotentes humaines induites pour surveiller la sécrétion de la progéniture virale sur l’interface apicale des cellules à 48 heures après les infections (hpi) et 96 hpi. Les cellules iAT2, cultivées en culture d’interface air-liquide (ALI), ont été infectées par Omi-S à un MOI de 2,5.

De plus, les chercheurs ont évalué Omi-S in vivo fitness par rapport à Omicron BA.1 chez les souris K18-hACE2. Ils ont inoculé par voie intranasale des souris âgées de 12 à 20 semaines avec 10⁴ PFU d’Omi-S. Ils ont prélevé des poumons de souris à deux et quatre dpi pour une analyse virologique et histologique. De plus, l’équipe a examiné si Omi-S présentait un phénotype d’évasion immunitaire similaire à celui d’Omicron d’origine naturelle. Ils ont effectué un test de neutralisation multicycle dans un cadre imitant un individu séropositif.

Résultats de l’étude

La principale découverte de l’étude était que bien que la protéine S soit le site le plus fortement muté d’Omicron, elle n’est pas responsable à elle seule de son infectivité atténuée. Ainsi, Omi-S, un recombinant chimérique avec Omicron S dans un squelette de Wuhan-Hu 1, a développé une résistance aux vaccins en raison d’un effet cumulatif de mutations réparties sur la longueur de la protéine S, en particulier le motif de liaison au récepteur 10 (RBM) mutations. RBM est hébergé à l’intérieur du domaine de liaison aux récepteurs (RBD) du domaine S1 de la protéine S et établit un contact direct avec les récepteurs ACE2. Deux points chauds mutationnels au sein du RBM ont conféré à Omicron S la capacité de résister à la neutralisation. L’une était la substitution E484A et l’autre comprenait un groupe de cinq substitutions, Q493R, G496S, Q498R, N501Y et Y505H.

Dans in vitro tests d’infection, Omi-S a montré une efficacité de réplication beaucoup plus élevée qu’Omicron. En outre, chez les souris K18-hACE2, Omi-S a provoqué une maladie grave entraînant une mortalité d’environ 80 %, ce qui indique que les mutations en dehors de S sont les principaux déterminants de la pathogénicité atténuée d’Omicron. Les auteurs ont souligné la nécessité de poursuivre les études pour identifier ces mutations et élucider leurs mécanismes d’action. L’infection par Omi-S, mais pas par Omicron, a provoqué des signes neurologiques, tels qu’une posture voûtée et un manque de réactivité, chez les souris K18-hACE2. Il a indiqué qu’Omi-S préservait la propriété de neuroinvasion et que les déterminants de cette propriété se trouvaient à l’extérieur de S. De plus, Omi-S présentait une propension plus élevée à se répliquer dans l’épithélium bronchiolaire.

Les sérums d’individus vaccinés avec deux doses d’un vaccin COVID-19 à acide ribonucléique messager (ARNm) ont mal neutralisé Omicron. Omi-S a également présenté une dilution neutralisante semi-maximale similaire (ND₅₀) comme Omicron, ce qui suggère que la protéine Omicron S, lorsqu’elle est incorporée dans un virus WT, se comporte de la même manière que dans Omicron.

conclusion

Curieusement, les résultats de l’étude ont montré que la capacité de liaison aux récepteurs d’Omicron S est restée intacte et supérieure par rapport aux RBD Wuhan-Hu-1 et Delta. Il pointe vers un Omicron S en évolution qui entrave la liaison des anticorps mais préserve l’engagement des récepteurs, ouvrant de nouvelles voies de recherche. Par exemple, les vaccins COVID-19 à large spectre de nouvelle génération devraient cibler les régions conservées et structurellement contraintes de S impliquées dans la reconnaissance de l’ACE2.

En outre, les résultats de l’étude ont montré que les mutations de la protéine Omicron S étaient responsables de la capacité de ce COV à échapper à l’immunité acquise par l’infection et induite par le vaccin ; cependant, ils n’étaient pas responsables de la diminution de l’infectivité d’Omicron. La détermination des protéines du SRAS-CoV-2 à l’origine de la pathogénicité d’Omicron pourrait aider à concevoir de meilleurs diagnostics et des stratégies d’atténuation du COVID-19.

*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.