Une étude révèle que l’infection par le SRAS-CoV-2 est proportionnelle aux niveaux d’ACE2 à la surface cellulaire

Alors même que la pandémie de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) se déroulait, il existait déjà des preuves suggérant que la maladie était d’origine zoonotique. Une théorie qui a particulièrement retenu l’attention des médias était la probabilité de transmission par des chauves-souris sauvages, potentiellement vendues sur le marché humide de Wuhan, en Chine.

Étude : Les variations des niveaux d’ACE2 à la surface des cellules modifient la liaison directe de la protéine Spike SARS-CoV-2 et l’infectivité virale : Implications pour la mesure des interactions de la protéine Spike avec les orthologues ACE2 animaux. Crédit d’image : Kateryna Kon/Shutterstock

Depuis lors, une transmission à plusieurs autres espèces a été observée, notamment le vison et le hamster doré syrien, et beaucoup théorisent la capacité de la maladie à se propager à d’autres primates non humains. Des chercheurs de l’Oregon State University ont développé un système pour évaluer la capacité du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) à se lier aux orthologues de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2).

Une version pré-imprimée de l’étude du groupe est disponible sur le site bioRxiv* serveur pendant que l’article est soumis à une évaluation par les pairs.

L’étude

La protéine de pointe du SARS-CoV-2 est essentielle à la pathogénicité des maladies. Il est formé de deux sous-unités, S1 et S2. S1 contient un domaine de liaison au récepteur (RBD) qui se lie à plusieurs récepteurs, principalement ACE2, pour permettre l’entrée des cellules virales. Le domaine N-terminal de S2 est responsable de la fusion membranaire.

Les chercheurs ont transfecté des cellules d’une lignée cellulaire de cancer rectal humain capables de soutenir la réplication du bêta-coronavirus. Ces cellules HRT-18G ont été transfectées avec des vecteurs contenant de l’ARNm bicistronique qui a codé pour différents orthologues ACE2 et Thy1.1 de souris, qui a agi comme une protéine rapporteur de surface cellulaire. On sait que des orthologues ACE2 alternatifs peuvent permettre aux espèces d’échapper à l’infection par le SRAS-COV-2 ou de s’y montrer sensibles. Plusieurs études ont modélisé ces effets, et certaines études in vitro ont même prouvé la susceptibilité ou l’absence de celle-ci. Cependant, la méthode du chercheur devrait permettre des résultats plus rapides et fiables et peut facilement être adaptée pour examiner plus d’orthologues.

Comme l’ARNm dans les vecteurs plasmidiques d’ADN a été traduit par le même ARNm que l’ACE2, l’expression relative de Thy1.1 pourrait déduire l’expression de l’ACE2 sans créer de nouveaux anticorps pour détecter chaque orthologue ACE2 ou en utilisant des anticorps hACE2 qui peuvent ne pas se lier aux orthologues avec le même affinité. L’utilisation de hACE2 basique dans le plasmide a montré 95 % de cellules exprimant Thy1.1. Une protéine RBD marquée disponible dans le commerce a été incubée à côté des cellules, et la cytométrie en flux a montré une interaction d’une manière dépendante de la concentration. Le pseudovirus SARS-CoV-2 exprimant la protéine de pointe et la GFP s’est avéré infecter ces cellules avec seulement cinq minutes d’exposition.

Une fois la fonction de base de la méthode établie, les scientifiques ont testé leur hypothèse selon laquelle l’expression de Thy1.1 augmenterait avec l’expression de l’ACE2 et augmenterait la liaison et l’infectivité de RBD. Pour explorer l’interaction de hACE2 transitoire avec la protéine de pointe, WT HRT-18G et HRT-18G transfecté ont été colorés avec Thy1.1 et RBD marqué par fluorescence – montrant une forte corrélation positive entre l’expression de Thy1.1 et la liaison RBD. Ils ont également découvert que lorsque la GFP marquait les pseudovirus SARS-COV-2 portant la protéine de pointe, le pourcentage de cellules infectées positives pour la GFP était le plus élevé dans les cellules exprimant des niveaux élevés d’ACE2, confirmant davantage leur hypothèse selon laquelle les cellules exprimant des niveaux plus élevés d’ACE2 seraient plus sensible à l’infection.

Pour tester les différents orthologues ACE2, des lignées cellulaires HRT18G supplémentaires ont été générées à l’aide du système susmentionné. Ces lignées cellulaires exprimaient des orthologues ACE2 félins domestiques ou murins à des niveaux équivalents. Ces cellules ont été colorées avec des anticorps pour hACE2 – ne montrant aucun résultat positif. Les interactions SARS-CoV-2 RBD ont été testées en incubant les cellules avec du RBD marqué par fluorescence et en mesurant la liaison par cytométrie en flux.

L’ACE2 de souris n’a montré aucune interaction entre l’ACE2 et la protéine de pointe – ce qui est curieux, car la transmission à plusieurs espèces de rongeurs a été observée in vivo. Cependant, plusieurs autres études ont également montré que Mus musculus ACE2 ne peut pas interagir avec le SARS-CoV-2. L’ACE2 humaine a montré la plus forte affinité, suivie de l’ACE2 féline. Votre1.1. L’expression a prouvé que tous les orthologues ACE2 étaient exprimés de manière équivalente. La confirmation à l’aide des pseudovirus SARS-CoV-2 mentionnés précédemment a montré le même schéma, les cellules hACE2 présentant le plus d’infection, suivies de l’ACE2 félin puis murin.

Conclusion

Alors que les chercheurs ont fourni des informations sur la capacité du SARS-CoV-2 à se propager aux souris et aux chats, le plus grand avantage de leurs recherches est la nouvelle méthode pour examiner la capacité du SARS-CoV-2 à se lier aux orthologues ACE2. Plusieurs études ont rapporté des résultats contradictoires sur le même orthologue, ce qui pourrait être dû à l’anticorps monoclonal utilisé pour détecter l’expression.

Avec ce système, différents orthologues peuvent être comparés sans se soucier de l’affinité de liaison ou sans prendre le temps de trouver un anticorps monoclonal qui se liera efficacement à l’orthologue souhaité. Les informations potentielles de ce système pourraient fournir des informations précieuses sur la capacité du SRAS-CoV-2 à se propager à d’autres espèces et la probabilité d’un autre événement zoonotique. Cela pourrait s’avérer inestimable pour les décideurs de la santé publique et les scientifiques qui tentent de modéliser l’avenir de la pandémie.

*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.