Une équipe de scientifiques des États-Unis et du Canada a récemment caractérisé le pouvoir de neutralisation croisée des anticorps anti-coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) isolés de patients atteints de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19). Les résultats révèlent que certains des anticorps isolés ciblant le domaine de liaison au récepteur de pointe (RBD) et la sous-unité S2 sont capables de neutraliser de manière croisée d’autres membres de la famille des bêta-coronavirus humains. L’étude est actuellement disponible sur le bioRxiv* serveur de pré-impression.
Fond
Le SRAS-CoV-2, l’agent pathogène causal du COVID-19, est un virus à ARN monocaténaire enveloppé de sens positif de la famille des Coronaviridae. Les virus appartenant à la famille des Coronaviridae sont capables de transmission zoonotique comme cela a été observé dans la pandémie actuelle de COVID-19, ainsi que dans les épidémies précédentes de SRAS-CoV et de coronavirus du syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS-CoV).
Compte tenu de la similitude de séquence de 54% entre les différentes souches de coronavirus, de nombreuses études ont été menées pour étudier le pouvoir de réaction croisée des anticorps anti-SRAS-CoV-2. Dans ce contexte, il a été observé que seule une petite fraction des anticorps isolés de patients infectés par le SRAS-CoV-2 sont capables de neutraliser de manière croisée le SRAS-CoV, le MERS-CoV ou d’autres bêta (OC43 et HKU1) et alpha (229E et NL63) coronavirus.
Dans la présente étude, les scientifiques ont isolé et caractérisé un total de 198 anticorps monoclonaux ciblant la protéine de pointe du SRAS-CoV-2. Plus précisément, ils ont exploré le pouvoir de neutralisation croisée de ces anticorps contre différentes souches de coronavirus.
Pour l’isolement des anticorps, des échantillons de sérum et des cellules mononucléées du sang périphérique ont été prélevés sur quatre patients positifs au COVID-19 3 à 7 semaines après l’apparition des symptômes.
Observations importantes
L’analyse d’échantillons de sérum à l’aide du test immuno-enzymatique (ELISA) a révélé que tous les patients inscrits ont développé des niveaux significatifs de liaisons anti-RBD et d’anticorps neutralisants en réponse à l’infection par le SRAS-CoV-2. La puissance de neutralisation virale la plus élevée a été observée dans les échantillons prélevés à des moments ultérieurs.
En menant une série d’expériences utilisant des cellules spike + et RBD + B (IgG +) obtenues par le patient, les scientifiques ont finalement isolé 198 anticorps monoclonaux anti-SRAS-CoV-2. De plus, ils ont isolé 59 anticorps monoclonaux d’individus sains comme témoins expérimentaux. En comparant les fréquences relatives de chaque séquence de région variable des chaînes lourdes et légères des patients et des témoins sains, ils ont observé que les clones de cellules B naïfs reconnaissaient préférentiellement la protéine de pointe virale aux stades initiaux de l’infection. En revanche, la réponse des cellules B anti-pic prédomine 3 à 7 semaines après l’apparition des symptômes. De plus, ils ont remarqué que les séquences des régions variables des chaînes lourdes et légères dérivées d’échantillons de points de temps ultérieurs contenaient des mutations d’acides aminés plus élevées que les échantillons de points de temps précoces. Cela indique que l’évolution des cellules B se produit en continu pendant l’infection par le SRAS-CoV-2.
Puissance de réaction croisée des anticorps anti-SARS-CoV-2
En utilisant diverses protéines recombinantes, y compris les sous-unités de pointe S1 et S2, la RBD et le domaine N-terminal (NTD), les scientifiques ont observé que seule une petite fraction d’anticorps monoclonaux isolés reconnaissait et se liait à la RBD. Tout en explorant la réactivité croisée contre les coronavirus bêta-coronavirus SARS-CoV, MERS-CoV, OC43 et HKU1, et les alpha-coronavirus NL63 et 229E, ils ont remarqué que 81 des 198 anticorps monoclonaux se liaient à divers sous-domaines de la protéine de pointe du SRAS-CoV, avec RBD étant la région hautement reconnue. En revanche, une réactivité croisée significativement plus faible a été observée contre d’autres coronavirus.
Pouvoir de neutralisation croisée des anticorps anti-SARS-CoV-2
Sur 198 anticorps monoclonaux, 14 seulement ont montré un pouvoir de neutralisation du SARS-CoV-2; dont un ciblait les MTN, un ciblait la sous-unité S2 et 12 ciblaient le RBD. En ce qui concerne la neutralisation croisée, seuls 4 des 14 anticorps neutralisent efficacement le SRAS-CoV. De tous les anticorps neutralisants croisés, trois étaient spécifiques de la RBD et un était spécifique de la sous-unité S2. Surtout, tous les anticorps neutralisants croisés se sont avérés neutraliser efficacement la variante sud-africaine du SRAS-CoV-2 (lignée: B.1.351).
L’analyse mécaniste menée dans l’étude a révélé que les anticorps anti-RBD les plus puissants neutralisaient le SRAS-CoV-2 en bloquant l’interaction de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) -RBD. De plus, il y avait une association entre le degré d’inhibition de liaison ACE2-RBD et la robustesse de la neutralisation. Un mécanisme similaire a été observé pour la neutralisation du SRAS-CoV.
Fait intéressant, l’analyse a révélé que les deux anticorps neutralisants anti-SRAS-CoV-2 les plus puissants n’ont pas réussi à neutraliser le SRAS-CoV. Cela pourrait être dû au fait que ces deux anticorps ont interagi avec le motif de liaison au récepteur dans le RBD, qui n’est pas structurellement similaire à celui du SARS-CoV RBD.
Pour explorer les capacités de prévention des infections des anticorps neutralisants, les scientifiques ont d’abord immunisé les souris avec un panel d’anticorps neutralisants avec différentes spécificités épitopiques, suivi d’une infection expérimentale par le SRAS-CoV-2. En analysant l’ARN viral dans des échantillons de poumon deux jours après l’infection, ils ont observé que seuls des anticorps avec une efficacité de neutralisation élevée pouvaient fournir une protection contre l’infection.
Importance de l’étude
L’étude révèle que l’expansion des populations de cellules B exprimant des paires particulières de domaines variables n’est pas une condition préalable à la génération d’anticorps neutralisants croisés SARS-CoV-2 et SARS-CoV. L’étude identifie également un épitope dans la sous-unité de pointe S2 qui est spécifique d’au moins quatre bêta-coronavirus humains. Les anticorps monoclonaux ciblant cet épitope S2 ont un pouvoir de neutralisation croisée.
*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.
