Les anticorps monoclonaux identifiés ciblent la sous-unité S2 de la protéine de pointe virale et inhibent l’infection virale en empêchant la fusion membranaire.
Les coronavirus sont des agents pathogènes trouvés chez de nombreux oiseaux et mammifères comme les chauves-souris, les pangolins et les porcs. Il y a eu de nombreux cas de propagation de ces virus aux humains, ce qui indique qu’ils ont une large capacité à se propager entre de nombreuses espèces distinctes. Outre le virus à l’origine de la pandémie actuelle, le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), le SAR-CoV et le coronavirus du syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS-CoV) sont d’autres coronavirus qui sont passés à l’homme, provoquant épidémies.
Dans le SRAS-CoV-2, la sous-unité S1 de la protéine de pointe aide le virus à se fixer aux récepteurs de l’hôte, et la sous-unité S2 est impliquée dans la fusion membranaire. La plupart des anticorps ciblent la sous-unité S1, qui est sous pression sélective, conduisant à l’émergence de nouvelles variantes. La sous-unité S2 est cependant plus conservée, probablement en raison d’une faible pression immunitaire et de la nécessité de maintenir sa fonctionnalité.
Des rapports précédents ont indiqué que les anticorps se liant à la sous-unité S2 pourraient potentiellement neutraliser les coronavirus éloignés tels que la grippe et le VIH-1. Le développement d’anticorps neutralisants à grande échelle qui ciblent les régions de protéines de pointe conservées pourrait aider à développer de nouveaux vaccins qui pourraient protéger contre les variantes actuelles et nouvelles.
Dans un article publié sur le bioRxiv * preprint server, les chercheurs rapportent de nouveaux anticorps monoclonaux qui ciblent la sous-unité S2 et qui ont une large activité de neutralisation contre plusieurs bétacoronavirus.
Caractériser les anticorps
Pour identifier ces anticorps monoclonaux, l’équipe a étudié les IgG+ cellules B mémoire de trois sérums de convalescence COVID-19. Ils ont identifié cinq anticorps monoclonaux qui se lient aux coronavirus à protéines de pointe qui infectent les humains, les sarbécovirus, les merbécovirus et les embécovirus.
Sur ces cinq, l’équipe en a sélectionné un nommé S2P6 pour des investigations plus poussées. Cet anticorps avait la préférence la plus élevée pour la protéine de pointe du SRAS-CoV-2 et du SRAS-CoV, suivie du MERS-CoV et de l’OC43. Cela montre la puissante réactivité croisée de l’anticorps monoclonal vis-à-vis des coronavirus infectant les humains.
L’anticorps a complètement empêché l’infection des cellules Vero-E6 exprimant TMPRSS2, mais pas des cellules sans TMPRSS2. Il a également pu neutraliser les virus pseudotypés des différentes variantes préoccupantes du SARS-CoV-2 et d’autres coronavirus comme le SARS-CoV, le MERS-CoV et l’OC43.
En utilisant la cartographie peptidique, l’équipe a découvert que les cinq anticorps monoclonaux identifiés se lient aux peptides situés dans l’hélice de la tige dans la sous-unité S2. En utilisant la microscopie cryoélectronique du complexe de protéines de pointe avec les anticorps, les chercheurs ont confirmé qu’ils se lient à la structure de l’hélice de la tige de la protéine de pointe, perturbant probablement sa structure quaternaire.
Moins d’environ 0,06% des séquences du génome du SRAS-CoV-2 rapportées jusqu’à présent ont des mutations dans les résidus de protéine de pointe entre 1146 et 1159, la région où S2P6 se lie. Aucune des variantes actuelles préoccupantes ne présente de mutations dans cette région.
Des expériences ont suggéré que l’anticorps S2P6 bloque la fusion cellule-cellule et est probablement le principal mécanisme de son activité de neutralisation. Une analyse plus approfondie de la structure cristalline a révélé les résidus clés sur la protéine de pointe responsable de la liaison à l’anticorps S2P6.
Base structurelle de la large réactivité croisée de S2P6 avec un coronavirus conservé. peptide d’hélice de tige. (A) Modèle composite de la structure cryoEM SARS-CoV-2 S liée à S2P6 et de la structure cristalline peptidique de l’hélice de tige liée à S2P6 ancrée dans la carte cryoEM (surface grise transparente). Les protomères du SRAS-CoV-2 S sont de couleur rose, cyan et or, les chaînes lourdes et légères Fab S2P6 sont colorées en violet et magenta et les chaînes lourdes et légères Fab S2M11 sont respectivement colorées en gris foncé et gris clair. (B) Diagramme en ruban du Fab S2P6 (rendu de surface) en complexe avec le peptide d’hélice de tige SARS-CoV-2 S (ruban jaune avec des chaînes latérales rendues sous forme de bâtons et étiquetés). (CD) Diagramme en ruban dans deux orientations orthogonales du Fab S2P6 lié au peptide d’hélice de tige SARS-CoV-2 S montrant un réseau conservé d’interactions. Seuls les résidus d’interface clé et les boucles CDR S2P6 sont indiqués pour plus de clarté. Les résidus Q32 et H57, qui sont mutés lors de la maturation d’affinité de la chaîne lourde S2P6, sont colorés en bleu. Les liaisons hydrogène sont indiquées par des lignes pointillées. Les résidus substitués dans les mutants d’échappement isolés sont soulignés.
L’équipe a également effectué des passages du virus chimérique avec la protéine de pointe du SRAS-CoV-2 en présence de S2P6 pour déterminer les mutants d’échappement viraux. Ils ont découvert qu’après deux passages, la neutralisation des anticorps avait disparu et cinq mutations résistantes différentes sont apparues. Ces mutations n’ont pas été beaucoup observées dans les souches de SRAS-CoV-2 en circulation.
Large capacité de neutralisation
Les auteurs ont ensuite testé l’effet de l’anticorps dans le traitement des hamsters syriens infectés par le SRAS-CoV-2, de type sauvage et le variant B.1.351. L’anticorps S2P6 a réduit considérablement les charges virales dans les poumons des animaux pour les deux variantes.
Les tests ont révélé que l’anticorps S2P6 était probablement apparu en réponse à une infection OC43 et, par une infection naturelle par les coronavirus SARS-CoV-2 ou HKU1, il a muté pour cibler également ces virus. Les anticorps identifiés ici sont probablement issus d’une infection par HKU1 et sont devenus plus tard réactifs en raison de mutations.
Des anticorps ciblant la tige-hélice de la protéine de pointe ont été trouvés à une faible fréquence chez les personnes qui s’étaient rétablies du COVID-19 et celles vaccinées avec le vaccin à ARNm, ce qui suggère que la production de tels anticorps est relativement rare.
En raison des faibles niveaux d’anticorps ciblant l’hélice de la tige de la protéine de pointe chez les patients convalescents ou les individus vaccinés, il sera difficile de développer des vaccins qui peuvent cibler largement les bétacoronavirus. De tels efforts peuvent nécessiter l’utilisation d’avancées telles que la conception informatique de protéines et les approches de conception de vaccins axées sur les épitopes.
*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 / les comportements liés à la santé ou être traités comme des informations établies.
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