Étude intéressante sur les espèces susceptibles d'être infectées par le SRAS-CoV-2

Des chercheurs britanniques ont montré que le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2) est capable de cibler préférentiellement un large éventail d'espèces animales.

Ce «tropisme» pour les cellules hôtes de mammifères soulève des inquiétudes quant à la capacité du SRAS-CoV-2 à cibler les animaux sauvages, de compagnie ou de bétail qui pourraient alors devenir des réservoirs pour le virus.

L'équipe de l'Université de Cambridge et du Pirbright Institute a découvert que la protéine Spike du SARS-CoV-2 interagit avec l'enzyme de conversion de l'angiotensine du récepteur de la cellule hôte 2 (ACE2) sur un large éventail d'animaux, même si le site de liaison Spike le montre une variation inter-espèces dans sa composition en acides aminés.

Récepteur humain ACE2, illustration Crédit: Kateryna Kon / Shutterstock

Récepteur ACE2 humain, illustration Crédit: Kateryna Kon / Shutterstock

Les résultats suggèrent que plusieurs animaux auraient pu être l'hôte intermédiaire qui a permis au virus de passer de son hôte d'origine à l'homme (zoonose). Ils soulèvent également des inquiétudes quant à la transmission potentielle d'homme à animal (zoonose inverse), qui a des implications inquiétantes pour la lutte contre les maladies humaines, la santé animale et la sécurité alimentaire.

Une version pré-imprimée du document est disponible sur le serveur bioRxiv *, tandis que l'article fait l'objet d'un examen par les pairs.

Comprendre le saut vers les humains

Depuis que le SRAS-CoV-2 a été identifié comme la cause de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), le virus a infecté plus de 8,9 millions de personnes et causé plus de 466000 décès.

Étant donné que son génome ressemble à celui du SRAS-CoV-1 et d'autres coronavirus trouvés chez les chauves-souris, le SARS-CoV-2 est présumé provenir également des chauves-souris. Avec le pangolin, les chauves-souris ont également été proposées comme hôte intermédiaire potentiel qui a permis le saut vers l'homme.

« Cependant, la transmission directe du virus aux humains ou par l'intermédiaire d'un hôte intermédiaire n'est pas claire actuellement, tout comme le potentiel d'infection des animaux de compagnie, du bétail et de la faune qui pourraient agir comme réservoirs viraux », écrit l'équipe.

L'identification de l'hôte d'origine du SRAS-CoV-2 et de tout hôte intermédiaire aiderait les chercheurs à comprendre quand et où il a sauté aux humains, ce qui pourrait être important pour prédire les risques futurs et prévenir de nouvelles épidémies de virus similaires ou non apparentés.

Comprendre le tropisme de l'hôte du SRAS-CoV-2 au-delà de son ciblage sur les humains aiderait également à prédire le risque de zoonose inverse.

« Cependant, l'étendue de cette gamme d'hôtes ou tropisme récepteur et les facteurs moléculaires définissant la transmission atypique à des hôtes non humains restent l'objet d'une enquête intense », disent les chercheurs.

Le domaine de liaison ACE2 est très variable

Le site de liaison de SARS-CoV-2 sur ACE2 est très variable, et des données récentes ont montré que SARS-CoV-2 Spike et diverses autres protéines de coronavirus Spike se lient au même domaine ACE2 pour obtenir une entrée virale.

Maintenant, Bailey et l'équipe ont utilisé une combinaison d'essais et d'expériences sur des virus vivants pour analyser les interactions entre SARS-CoV-2 et ACE2 isolées de l'homme et de 22 autres espèces de vertébrés. L'espèce comprenait des animaux de compagnie, du bétail, des chauves-souris et des animaux qui avaient déjà été associés à des épidémies de coronavirus, y compris le pangolin.

L'étude a révélé que la protéine SARS-CoV-2 Spike a un tropisme relativement large pour l'ACE2 chez les animaux. Les récepteurs chez le chien, le chat, le lapin, le hamster, le cheval, le porc, le mouton, la chèvre, le buffle d'eau, le bétail et le pangolin supportaient tous des niveaux plus élevés d'entrée virale, par rapport à l'ACE2 humain.

En revanche, l'ACE2 provenant du poulet, de la dinde et de toutes les espèces de chauves-souris analysées (chauve-souris en fer à cheval, chauve-souris frugivore et petite chauve-souris brune) a soutenu des niveaux d'entrée virale inférieurs à ceux de l'ACE2 humaine.

Formation de Syncytia suite à l'expression de Spike SARS-CoV-2. Des cellules effectrices exprimant la moitié d'un rapporteur de luciférase-GFP divisé et SARS-CoV-2 Spike ont été mélangées avec des cellules cibles exprimant les protéines ACE2 des hôtes indiqués et la moitié correspondante du rapporteur (voir Méthodes). Un contrôle de vecteur uniquement a également été inclus (pDISPLAY). Des micrographies représentatives de syncytia GFP-positifs formés après co-culture sont montrées. Les images ont été capturées à l'aide d'un imageur de cellules vivantes Incucyte (Sartorius).

Formation de Syncytia suite à l'expression de Spike SARS-CoV-2. Des cellules effectrices exprimant la moitié d'un rapporteur de luciférase-GFP divisé et SARS-CoV-2 Spike ont été mélangées avec des cellules cibles exprimant les protéines ACE2 des hôtes indiqués et la moitié correspondante du rapporteur (voir Méthodes). Un contrôle de vecteur uniquement a également été inclus (pDISPLAY). Des micrographies représentatives de syncytia GFP-positifs formés après co-culture sont montrées. Les images ont été capturées à l'aide d'un imageur de cellules vivantes Incucyte (Sartorius).

Utilisation variable des récepteurs ACE2 par la protéine Spike

En comparant le hamster et le rat, l'équipe a constaté que des séquences étroitement liées sur ACE2 étaient utilisées différemment par la protéine SARS-CoV2 Spike. Le rat ACE2 n'a pas supporté la fusion virale avec la cellule hôte, contrairement au hamster ACE2.

Les chercheurs disent qu'ils ont identifié cinq substitutions d'acides aminés dans le rat ACE2 qui réduiraient probablement la liaison de Spike RBD. Les substitutions empêcheraient ACE2 d'avoir les liaisons hydrogène, les ponts salins et le groupe méthyle de la chaîne latérale nécessaires pour qu'il s'associe aux résidus Spike RBD.

«On prévoit que plusieurs substitutions inhiberont la liaison de Spike au rat ACE2 par rapport à la protéine de hamster étroitement apparentée», explique l'équipe. « Notre constatation que le hamster ACE2 permet l'entrée du SRAS CoV-2 indique que cet animal est un modèle approprié pour l'infection », écrivent Bailey et son équipe.

Un autre exemple d'utilisation différentielle de l'ACE2 a été observé parmi des espèces de chauves-souris étroitement apparentées.

Alors qu'aucune chauve-souris ACE2 ne supportait la fusion virale au même degré que l'ACE2 humaine, la protéine Spike était beaucoup moins capable d'utiliser la chauve-souris en fer à cheval ACE2 que la chauve-souris frugivore et la petite chauve-souris brune ACE2.

L'équipe dit que toutes les chauves-souris ACE2 avaient des substitutions qui perturbaient la liaison virale dans une certaine mesure, mais c'était une substitution appelée E30N qui expliquait probablement la liaison plus altérée à la chauve-souris en fer à cheval ACE2.

«L'utilisation du récepteur SARS-CoV-2 a probablement changé»

Les auteurs ont été surpris de constater ce manque de tropisme pour la chauve-souris ACE2, car des études ont précédemment montré que la protéine SARS-CoV-2 Spike lie la chauve-souris ACE2 avec une affinité élevée, et l'origine virale est largement acceptée comme chauve-souris.

«L'absence d'un tropisme significatif pour l'une des trois protéines ACE2 de chauve-souris génétiquement distinctes que nous avons examinées indique que l'utilisation des récepteurs du SRAS-CoV-2 a probablement changé pendant la transmission zoonotique des chauves-souris aux humains, peut-être dans un réservoir intermédiaire», explique l'équipe.

Une enquête plus approfondie est nécessaire

Les auteurs disent que l'étude montre qu'en plus de l'ACE2 humain, le SRAS-CoV-2 présente un tropisme étendu pour l'ACE2 mammifère.

« Une enquête plus approfondie, y compris une surveillance accrue des virus et des études de provocation expérimentales détaillées, est nécessaire pour déterminer si le bétail et les animaux de compagnie pourraient servir de réservoirs pour cette maladie ou de cibles pour la zoonose inverse », conclut l'équipe.

*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 traités comme des informations établies.

Vous pourriez également aimer...