Dans une étude récente en Microbiologie naturelleles chercheurs ont comparé la réplication de la variante préoccupante (COV) du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) dans des lignées cellulaires humaines et des cultures de voies respiratoires primaires et ont mesuré les réponses de l’hôte à l’infection.
Sommaire
Arrière-plan
L’évolution du SRAS-CoV-2 a conduit au développement de COV, Omicron étant le premier à développer des sous-COV dominants à l’échelle mondiale. Ces sous-COV, soit remplacés, soit circulant de manière concomitante, indiquent un passage de l’adaptation de l’hôte à une évasion immunologique des réponses mémorielles induites par l’infection et le vaccin. Le sous-COV BA.1 et le sous-COV BA.2 d’Omicron ont émergé avec des mutations de la protéine Spike (S) du SRAS-CoV-2, menaçant l’efficacité des vaccins. Cependant, les sous-COV d’Omicron développent des mutations au-delà du pic, indiquant des adaptations indépendantes du S potentiellement cruciales pour la domination du SRAS-CoV-2 Omicron.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont proposé un modèle dans lequel les premières réponses immunitaires innées de l’hôte contribuent de manière significative à la transmission du SRAS-CoV-2 en influençant si les interactions avec les premières cellules des voies respiratoires établissent une infection productive.
L’équipe a comparé la réplication BA.1 à BA.5 avec le COV Delta du SRAS-CoV-2 dans les cellules épithéliales des voies respiratoires humaines (HAE) cultivées par Calu-3 pour évaluer les différences phénotypiques entre les sous-COV Omicron et les forces sélectives qui conduisent leur évolution. Ils ont égalisé la dose d’entrée de chaque COV par des copies du gène de l’enveloppe (E) du SRAS-CoV-2 à l’aide d’une réaction en chaîne par polymérase-transcription inverse de type quantitatif (RT-qPCR). L’analyse a assuré une exposition cellulaire à des quantités initiales équivalentes d’acide ribonucléique (ARN) du SRAS-CoV-2, la principale molécule à motif moléculaire associée à l’agent pathogène viral (PAMP), stimulant les réponses immunologiques innées de l’hôte de type défensif.
L’équipe a comparé les réponses immunologiques innées de l’hôte aux infections sous-COV d’Omicron dans les cellules Calu-3 des voies respiratoires humaines, en comparant la réplication à 32°C dans les cellules. Ils ont étudié le mécanisme sous-jacent à l’activation immunitaire innée différentielle par les sous-COV d’Omicron et si les sous-COV d’Omicron ont développé indépendamment une immunosuppression intrinsèque améliorée grâce à des mécanismes similaires au cours de l’adaptation humaine. Pour sonder les mécanismes du cadre de lecture ouvert 6 (ORF6) et son rôle dans l’augmentation de l’antagonisme inné par les COV, l’équipe a utilisé la génétique inverse, en insérant deux codons d’arrêt dans les séquences ORF6 du COV Alpha (Alpha ΔORF6) et du COV BA.5 ( BA.5 ΔORF6).
La génétique inverse a confirmé l’élimination de l’expression d’ORF6 lors de l’infection. Ils ont déterminé les titres viraux par dose infectieuse de culture tissulaire de 50 % (TCID50) dans des cellules d’Henrietta Lacks (Hela) exprimant l’enzyme de conversion de l’angiotensine (ACE2). L’équipe a comparé l’expression intracellulaire de l’ARN du SRAS-CoV-2 E avec celle de l’ORF1a et de la protéine non structurale 12 (NSP12), codée de manière unique dans l’ARN génomique (ARNg), en utilisant la mesure du gène du SRAS-CoV-2 E pendant l’infection. Ils ont effectué une cytométrie en flux pour mesurer les niveaux d’interféron (IFN) -β, λ1, λ3 et CXC motif chemokine ligand 10 (CXCL10) et des tests immuno-enzymatiques (ELISA) pour détecter les médiateurs sécrétés dans les surnageants cellulaires. Ils ont également effectué des analyses d’immunofluorescence et de translocation de facteurs de transcription. L’analyse par transfert Western a détecté l’expression de la nucléocapside (N), de l’ORF6, de l’ORF9b, du S et de la β-actine du SRAS-CoV-2.
Résultats
L’étude a examiné l’évolution des variantes du SRAS-CoV-2, en particulier le sous-COV BA.4 et le sous-COV BA.5, qui suppriment davantage l’immunité innée que les sous-variantes antérieures. Les lignées BA.2.75 et XBB ont également réduit l’activation immunitaire innée, corrélée à une expression accrue des antagonistes viraux innés ORF6 et de la nucléocapside. L’augmentation des niveaux d’ORF6 a supprimé les réponses innées de l’hôte à l’infection en diminuant le facteur régulateur de l’IFN 3 (IRF3) et le transducteur de signal et activateur de la transcription 1 (STAT1). Omicron, en particulier le sous-COV BA.5, a une entrée plus significative dans les cellules dépourvues de sérine protéase 2 transmembranaire (TMPRSS2) que les COV antérieurs comme Delta. Cependant, l’entrée des cellules Calu-3 dépendait de TMPRSS2, ce qui entraînait des divergences spécifiques aux cellules dans les titres de COV.
L’infection des cellules de l’épithélium des voies respiratoires humaines Calu-3 par Omicron BA.4 et Omicron BA.5 a considérablement réduit l’activation immunologique innée par rapport aux sous-COV BA.1 et BA.2, avec une induction plus faible de l’IFN-bêta et du gène stimulé par l’IFN (ISG) , réduisant les réponses immunologiques de l’hôte aux infections par Omicron BA.4 et Omicron BA.5. La prolifération plus lente d’Omicron BA.4 a probablement contribué à une activation immunologique innée plus faible lors des infections par Calu-3. L’inhibition de la signalisation Janus kinase (JAK) -STAT médiée par l’IFN avec le ruxolitinib a sauvé les infections par Omicron BA.1 et BA.2 dans les cellules de l’épithélium des voies respiratoires humaines Calu-3 dans une plus grande mesure que par Omicron BA.4 et BA.2, reflétant les différences d’interféron induction suite à des infections par Calu-3.
L’absence de différences dans les ARN sous-génomiques (sgARN) dans S et ORF3a n’indique aucune amélioration générale de la synthèse des sgARN. Les sous-COV Omicron ont des mutations synonymes et non synonymes dans ORF6 et N. Pourtant, aucune mutation ne distingue les sous-COV BA.4 et BA.5 des sous-COV BA.1 et BA.2, indiquant qu’ils ont développé des mécanismes indépendants pour augmenter les niveaux de protéines ORF6 et N ou par des changements ailleurs dans le génome. L’expression d’ORF6 était le principal déterminant de l’antagonisme immunitaire inné accru dans les COV émergents. Tous les sous-variants d’Omicron ont déclenché significativement moins d’expression d’IFNB et de CXCL10 que BA.2 24 heures après l’infection.
Conclusion
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont montré que les variantes Omicron du SRAS-CoV-2 augmentent l’évasion immunitaire innée en augmentant l’expression des protéines virales, ce qui indique que les premières réponses immunitaires innées de l’hôte sont cruciales dans la transmission du SRAS-CoV-2. Les virus dotés d’une capacité accrue à échapper ou à s’opposer à l’immunité innée, tels qu’une expression accrue d’ORF6 et de N, se transmettent plus fréquemment en raison de leur capacité à éviter d’induire ou d’arrêter les réponses de l’hôte qui suppriment cette réplication précoce. L’équipe émet l’hypothèse qu’une fois l’infection établie, l’immunosuppression innée pourrait entraîner une augmentation de la maladie en raison d’une charge virale et de réponses inflammatoires plus élevées.
