Le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2) est un bêtacoronavirus appartenant à la Coronaviridae famille et est l’agent causal de la pandémie actuelle de COVID-19. Le SRAS-CoV-2 est l’un des trois coronavirus à l’origine du syndrome respiratoire aigu sévère. Les deux autres virus sont le SARS-CoV-1 et le MERS-CoV. Le SARS-CoV-2 est un virus enveloppé avec un génome à ARN positif simple brin, qui partage 79% de l’identité nucléotidique avec le génome du SARS-CoV. Il existe trois protéines qui composent l’enveloppe du SRAS-CoV-2 : la protéine Spike (S), la protéine d’enveloppe (E) et la protéine membranaire (M).
L’infection par le SRAS-CoV-2 s’accompagne d’une dérégulation des mécanismes de contrôle de la réponse immunitaire innée de l’hôte. Chez les patients qui développent une maladie COVID-19 sévère, cette dérégulation conduit à la formation d’une tempête de cytokines. En outre, la réponse immunitaire adaptative est également affectée par une infection par le SRAS-CoV-2, les fonctions physiologiques normales des cellules présentes de l’antigène et d’autres cellules immunitaires étant affectées.
En raison des rôles essentiels des capteurs immunitaires innés tels que la protéine membranaire TLR2, ils pourraient potentiellement être utilisés comme cibles thérapeutiques pour prévenir le développement d’une inflammation excessive et la formation de tempêtes de cytokines chez les patients atteints de COVID-19 sévère.
Dans une nouvelle étude, des chercheurs d’instituts français et américains ont analysé au niveau moléculaire l’interaction entre la protéine SARS-CoV-2 E et le TLR2 humain.
Une version pré-imprimée de cette étude, qui doit encore faire l’objet d’un examen par les pairs, est disponible sur le site bioRxiv* serveur.
L’étude
Les auteurs ont utilisé un test en phase solide pour tester la liaison de différentes quantités de protéine E du SRAS-CoV-2 à une quantité constante de TLR2 humain, afin d’évaluer la capacité de la protéine E à interagir avec TLR2 au niveau moléculaire.
Les résultats ont montré que la protéine E se lie au TLR2 de manière dose-dépendante. Lorsque l’expérience a été réalisée avec de la glutathion S-transférase (GST) au lieu de la protéine E, aucune liaison significative à TLR2 n’a été observée. Il a également été montré que la protéine E a la capacité de se lier aux monocytes et macrophages primaires humains.
Pour étudier les conséquences biologiques de l’interaction protéine E et TLR2, les auteurs ont testé la capacité de la protéine E à stimuler la production de CXCL8 dans un essai basé sur la lignée cellulaire HEK, en utilisant des cellules transfectées de manière stable avec les récepteurs humains TLR2 ou TLR4 ou HEK-null . Au sein des cellules HEK, l’activation de la voie dépendante du TLR stimule la production de la chimiokine CXCL8. Les résultats montrent que la protéine SARS-CoV-2 E stimule la production de chimiokine CXCL8 dans les cellules HEK exprimant TLR2, contrairement à la GST.
La capacité de la protéine E à stimuler la production de CXCL8 dans les monocytes et macrophages primaires humains a ensuite été testée et a montré que la protéine E du SRAS-CoV-2 active la production de CXCL8 à la fois dans les monocytes primaires et les macrophages. Dans la continuité de ces résultats, les auteurs ont ensuite montré que le traitement de macrophages humains primaires avec des particules virales infectieuses du SRAS-CoV-2 stimule également la production de CXCL8.
Les auteurs ont utilisé des tests complémentaires avec des anticorps bloquants TLR2 recombinants solubles (rTLR2) ou anti-TLR2 pour caractériser davantage la spécificité du recrutement de la voie TLR2 par la protéine SARS-CoV-2 E. Ces résultats ont montré que lorsque rTLR2 est incubé avec la protéine E avant la stimulation des cellules HEK-TLR2, il inhibe la capacité de la protéine E à stimuler la réponse TLR2 d’environ 50 %, telle que mesurée par la production de CXCL8.
Le facteur nucléaire Kappa B (NF-kB) est activé via l’activation de toutes les voies TLR2. NF-kB est un facteur de transcription essentiel impliqué dans l’expression de gènes de cytokines qui jouent un rôle crucial dans les réponses immunitaires et inflammatoires.
Les auteurs ont évalué l’effet de la protéine E sur l’activation de NF-kB en observant son effet sur la phosphorylation de la sous-unité p65. Pour analyser cet effet, des cellules HEK-TLR2 ont été stimulées avec la protéine E pendant 30 et 60 minutes. Dans les deux délais, la stimulation via la protéine E a entraîné la phosphorylation de la sous-unité p65.
Liaison de la protéine SARS-CoV-2 au TLR2 humain : (A) Des TLR2 humains recombinants solubles (100 l à 1 g/ml) ont été enrobés dans 96 plaques. Après saturation, diverses quantités de protéine E-GST (1 ng/ml-1000 ng/ml) ont été ajoutées pendant 2 heures à 37°C. Les complexes TLR2 E-GST ont été révélés par une solution de sérums anti-GST suivis d’anti-anti-GST conjugués à HRP. (B) Les monocytes humains primaires ont été incubés avec 0,1 à 10 g/ml de protéine GST ou GST-E SARS-CoV-2. Les cellules ont été colorées avec un anti-GST (1/1000). Les données ont été acquises à l’aide de FACScalibur. Une expérience représentative est montrée. (C) Quantification de la protéine SARS-CoV-2 E ou contrôle de la GST se liant aux monocytes humains à partir de 3 expériences différentes acquises sur FACScalibur. (D) Les macrophages humains primaires ont été incubés avec 10 g/ml de protéine GST ou GST-E SARS-CoV-2. Les cellules ont été colorées avec un anti-GST (1/500). Les images ont été acquises à l’aide du microscope EVOS M700.
Implications
Même si le mécanisme exact de la pathogenèse du COVID-19 reste incertain, des études récentes ont montré que des niveaux accrus de cytokines pro-inflammatoires sont associés à une présentation plus grave de la maladie et à la mort. Cela met en évidence la possibilité d’utiliser ces médiateurs inflammatoires comme cibles thérapeutiques pour atténuer la pathogenèse du COVID-19. En outre, cela montre qu’ils sont une cible thérapeutique prometteuse pour d’éventuels traitements COVID-19 dans la protéine SARS-CoV-2 E.
La production de CXCL8 est conforme aux rapports détaillant des niveaux élevés de neutrophiles circulants et est associée à des lésions des tissus pulmonaires et des voies respiratoires chez les patients atteints de COVID-19. Avec CXCL8 chez les patients COVID-19 ayant un effet délétère pathologique, la protéine E pourrait être considérée comme une cible à visée thérapeutique via l’immunothérapie ou la vaccination. De plus, la protéine SARS-CoV-2 E semble être l’une des plus conservées dans tous les coronavirus. Par conséquent, il pourrait être associé à une fonction vitale essentielle à l’une des étapes cruciales du cycle de vie viral ou à la pathogénicité virale.
*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/le comportement lié à la santé, ou traités comme des informations établies.
