Depuis le premier cas signalé de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) en décembre 2019, le génome du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) a continué de muter et d’évoluer. Certaines mutations du génome du SRAS-CoV-2 pourraient influencer le développement de stratégies d’intervention efficaces.
Étude : Une analyse à grande échelle des mutants de la glycoprotéine de pointe du SRAS-CoV-2 démontre la nécessité d’un dépistage continu des isolats de virus. Crédit d’image: Yeti en pointillé/Shutterstock
Les coronavirus sont génétiquement stables par rapport aux autres virus à ARN en raison de leur activité exoribonucléase 3′ à 5′ inhérente. Cependant, des mutations de résidus critiques dans le domaine de liaison au récepteur (RBD) de la protéine de pointe (protéine S) pourraient améliorer la transmissibilité du virus. De plus, des mutations dans RBD pourraient interférer avec l’efficacité des vaccins et des traitements ciblant la protéine S.
Dans leur récente étude publiée le PLOS UN, des chercheurs allemands ont étudié un vaste ensemble de données sur l’assemblage du SRAS-CoV-2 et le séquençage de nouvelle génération (NGS), collectés à travers le monde, pour détecter les mutations de la protéine S non synonymes et pour évaluer leur effet sur les sites potentiels de liaison des anticorps et les T connus épitopes cellulaires.
Sommaire
protéine S
La protéine S est constituée de la sous-unité S1 en N-terminal et des sous-unités S2 en C-terminal. Le domaine de liaison au récepteur (RBD) dans la sous-unité S1 s’engage avec l’enzyme humaine de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) en tant que récepteur d’entrée sur la surface de la cellule hôte. Par la suite, la sous-unité S2 aide à fusionner l’enveloppe virale avec la membrane de la cellule hôte.
La région génomique codant pour le RBD est hautement conservée, ce qui en fait une cible vaccinale attrayante car elle suscite des anticorps protecteurs de haute qualité. Il a été démontré que la mutation N501 dans RBD améliore l’infectivité virale en améliorant la liaison entre le SARS-CoV-2 et le récepteur ACE2 humain.
Qu’ont fait les chercheurs ?
L’équipe a basé son enquête sur plus d’un million d’assemblages génomiques SARS-CoV-2 et 30 806 ensembles de données NGS.
Des alignements par paires avec la séquence génomique de référence SARS-CoV-2 Wuhan-Hu-1 (MN908947.3) ont été effectués sur des assemblages génomiques téléchargés à partir de l’initiative mondiale sur le partage de la base de données de données sur la grippe aviaire (GISAID) en avril 2021.
L’équipe a en outre téléchargé toutes les données NGS disponibles pour le SRAS-CoV-2 en juin 2021 à partir de l’European Nucleotide Archive (ENA). La séquence du génome humain a été filtrée et les données ont été alignées sur la référence MN908947.3. Des variants de la séquence du gène S ont été récupérés à partir des fichiers d’alignement.
Les variantes NGS avec une profondeur de couverture de séquençage d’au moins 30 lectures ont été sélectionnées pour identifier les mutations sous-clonales de haute confiance.
Qu’ont trouvé les chercheurs ?
L’équipe a découvert que seulement 2,5% des séquences virales contenaient la protéine S de type sauvage (WT). Les virus mutants ne présentaient que quelques mutations dans la protéine S avec moins de dix mutations pour toutes les séquences sauf 4 193.
Cependant, le nombre moyen et médian de mutations a augmenté au fil du temps de décembre 2019 (moyenne : 0,14, médiane : 0) à avril 2021 (moyenne : 7,2, médiane : 7).
Au total, l’équipe a détecté 5 472 mutations distinctes non synonymes dans la protéine S. Seulement 22,4 % des mutations dans les ensembles de données d’assemblage et NGS étaient des événements singuliers. Les autres étaient distribués de manière récurrente dans toute la protéine S.
La mutation récurrente la plus courante était D614G, située juste à l’extérieur du RBD, à la fois dans les ensembles de génomes et dans les ensembles de données NGS, suivie de la mutation Y501N, située au sein du RBD. Dans la région codant pour RBD, l’équipe a détecté 852 mutations (646 récurrentes) à partir des séquences d’assemblage et 259 mutations (105 récurrentes) à partir des ensembles de données NGS.
P681H/D614G était la mutation concomitante la plus courante détectée dans 345 808 échantillons provenant d’ensembles de données combinés d’assemblage et de NGS. Une autre mutation fréquemment concomitante était P681H/T716I, observée dans 324 269 échantillons.
Des mutations sous-clonales de la protéine S, qui indiquent soit une co-infection avec plusieurs souches de SRAS-CoV-2, soit une évolution intra-hôte de la souche virale, ont été détectées dans 2,59% des ensembles de données NGS. La plupart de ces événements sous-clonaux étaient récurrents.
Implications
Des chercheurs allemands ont identifié une charge globale de mutation faible dans la protéine SARS-CoV-2 S. Cependant, le nombre moyen et médian de mutations par échantillon a augmenté avec le temps.
Nous avons identifié environ 99,1% des échantillons avec une variante D614G, ce qui soutient une théorie antérieure d’une fréquence croissante de la variante D614G dans la pandémie mondiale », déclarent Sahin et ses collègues.
La mutation S477N affecte potentiellement la stabilité du RBD et renforce la liaison avec le récepteur ACE2 humain. L’équipe a trouvé une cooccurrence fréquente de S477N avec D614G. Selon un rapport précédent, il a été estimé que cette combinaison se propageait encore plus rapidement que le mutant D614G seul, soulignant la nécessité de suivre en permanence les nouvelles variantes du SRAS-CoV-2 et leurs modes de transmission de la maladie pour des stratégies préventives et thérapeutiques éclairées.
L’équipe suggère également que les variantes sous-clonales, indicatives de la diversité virale au sein de l’hôte, peuvent empêcher la clairance complète après le traitement, entraînant des souches résistantes.
Des mutations récurrentes dans les variantes sous-clonales pourraient indiquer une co-infection avec plusieurs souches. Les variantes spécifiques à l’échantillon pourraient à leur tour indiquer que la mutation s’est produite après l’infection au sein de l’hôte. »
