Une équipe de scientifiques internationaux a récemment isolé et caractérisé des anticorps neutralisants pan-coronavirus d’individus ayant une immunité préexistante contre le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2). Ces anticorps ciblent le peptide de fusion de pointe de tous les coronavirus alpha et bêta humains et présentent une large activité neutralisante. L’étude est actuellement disponible sur le bioRxiv* serveur de préimpression.
Sommaire
Contexte
Les coronavirus humains sont de deux types, dont les alpha et bêta-coronavirus. Tous les membres mortels de la famille des coronavirus humains, y compris le SRAS-CoV-2, le SRAS-CoV et le coronavirus du syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS-CoV), sont des bêta-coronavirus. Parmi les coronavirus humains saisonniers non létaux, NL63 et 229E appartiennent à la famille des alpha-coronavirus et OC43 et HKU1 appartiennent à la famille des bêta-coronavirus.
La glycoprotéine de pointe exprimée sur l’enveloppe du coronavirus partage environ 30 % de similitude de séquence entre les alpha et bêta-coronavirus. Il médie l’entrée virale en se liant à un récepteur de cellule hôte désigné. Dans le SRAS-CoV-2, la protéine de pointe se lie à l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) à la surface de la cellule hôte pour initier l’entrée virale.
Dans l’étude actuelle, les scientifiques ont isolé et caractérisé des anticorps monoclonaux d’individus présentant une immunité anti-SARS-CoV-2 préexistante induite soit par une infection, soit par une vaccination. L’objectif fondamental était d’identifier des anticorps à réaction croisée qui se lient à la fois aux alpha et bêta-coronavirus.
Isolement des anticorps
Les scientifiques ont collecté des cellules mononucléaires du sang périphérique sur un total de 43 individus immunisés contre le SRAS-CoV-2 et ont stimulé expérimentalement les cellules pour produire des anticorps. Pour sélectionner les anticorps de liaison anti-pointe, ils ont effectué un dosage immuno-enzymatique (ELISA) en utilisant des protéines de pointe recombinantes d’alpha et de bêta-coronavirus.
De toutes les cultures positives pour le SRAS-CoV-2, six ont été identifiées comme ayant une réactivité croisée contre les alpha et bêta-coronavirus, indiquant que les cellules B mémoire produisant des anticorps pan-coronavirus sont présentes à de très basses fréquences. En utilisant une méthode de criblage à haut débit, les scientifiques ont finalement sélectionné sept anticorps monoclonaux qui ont montré une large réactivité croisée contre tous les coronavirus humains.
Cartographie des épitopes des anticorps pan-coronavirus
La cartographie des épitopes des sept anticorps monoclonaux a identifié une séquence spécifique dans la sous-unité S2 de la pointe. La séquence couvre le site de clivage S2 et la région N-terminale du peptide de fusion, qui est hautement conservée dans tous les coronavirus et est nécessaire pour la fusion membranaire.
En comparant l’affinité de liaison des anticorps monoclonaux à leurs ancêtres communs non mutés, les scientifiques ont observé que les anticorps pan-coronavirus spécifiques aux peptides de fusion acquièrent une affinité de liaison aux épitopes élevée et une réactivité croisée par le biais de mutations somatiques.
Efficacité neutralisante des anticorps pan-coronavirus
Les scientifiques ont testé l’efficacité neutralisante des anticorps monoclonaux spécifiques aux peptides de fusion en infectant des cellules avec des alpha et bêta-coronavirus pseudotypés. Sur la base des résultats, ils ont identifié deux anticorps qui ont neutralisé tous les coronavirus testés, indiquant une large réactivité croisée neutralisante. De plus, ils ont identifié un anticorps qui neutralisait efficacement tous les bêta-coronavirus, y compris la souche SARS-CoV-2 d’origine et la variante omicron.
De plus, les scientifiques ont évalué l’efficacité protectrice de deux anticorps : l’un à haute efficacité neutralisante et l’autre à large efficacité neutralisante. Ils ont administré de fortes doses de chaque anticorps à des hamsters infectés par la variante gamma du SRAS-CoV-2.
Les résultats ont révélé que les deux anticorps sont capables de réduire considérablement l’ARN viral et la charge virale pulmonaire et d’améliorer les pathologies pulmonaires.
Analyse structurale du complexe antigène-anticorps
Les scientifiques ont déterminé les structures cristallines de cinq anticorps monoclonaux liés au peptide de fusion. Ils ont observé que tous les anticorps ont des épitopes qui se chevauchent dans le peptide de fusion et que l’interaction épitopique se produit via des chaînes lourdes et légères.
Avec une analyse structurelle plus poussée, ils ont observé que l’épitope ciblé par les anticorps testés est enfoui au cœur du trimère de pointe. Cela rend l’épitope inaccessible aux anticorps.
Les scientifiques ont en outre étudié comment l’épitope du peptide de fusion est exposé pour faciliter la liaison des anticorps. À l’aide de cellules exprimant des pointes, ils ont observé que tous les anticorps se lient marginalement à la protéine de pointe native. En ajoutant de l’ACE2 soluble aux cellules, ils ont observé une induction remarquable de la capacité de liaison aux épitopes des anticorps testés. Cette observation indique que la liaison d’ACE2 induit un changement conformationnel de la protéine de pointe, qui à son tour expose le peptide de fusion pour la liaison de l’anticorps.
Importance de l’étude
L’étude identifie un panel de sept anticorps monoclonaux pan-coronavirus capables de se lier à des peptides de fusion hautement conservés de tous les alpha et bêta-coronavirus. Le démasquage du peptide de fusion par des changements conformationnels induits par ACE2 dans la protéine de pointe est nécessaire pour la liaison des anticorps.
Malgré le ciblage du même épitope, seuls certains anticorps identifiés présentent une capacité de neutralisation à réaction croisée contre les alpha et bêta-coronavirus.
*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.
