La pandémie de coronavirus en cours de 2019 (COVID-19), causée par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), serait une maladie survenant à l’origine chez les animaux mais transmise à travers la barrière de l’espèce aux êtres humains, probablement via un hôte intermédiaire. À la suite d’une infection humaine, il a été démontré que le virus se transmet à certains animaux de compagnie et de ferme, où il mute ensuite. Un nouveau document de recherche préimprimé publié sur le bioRxiv * serveur montre que ces mutations perturbent l’inhibition en neutralisant les anticorps, à la fois naturels et thérapeutiques.
Sommaire
Antécédents d’infection par le SRAS-CoV-2 du vison
Le vison d’Amérique est une activité commerciale rentable, élevé pour sa fourrure aux Pays-Bas et dans de nombreux autres pays. Le premier cas d’infection par le SRAS-CoV-2 chez le vison d’élevage dans une ferme néerlandaise a été identifié en avril 2020. L’application du séquençage du génome entier a montré que le virus était acquis chez l’homme.
L’infection s’est propagée aux travailleurs agricoles à partir des animaux infectés, puis d’un travailleur à l’autre. Des données similaires ont été signalées au Danemark, puis dans d’autres pays d’Europe, concernant à la fois des visons d’élevage et de pâturage. Au Danemark, cela a conduit à l’abattage de 17 millions de visons d’élevage.
Le SARS-CoV-2 pénètre dans la cellule hôte via sa protéine de pointe se liant à l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2), le récepteur de la cellule hôte. La protéine de pointe se lie via son domaine de liaison au récepteur (RBD) au récepteur et dépend de la protéase hôte TMPRSS2 pour son amorçage.
Objectifs de l’étude
Le virus du vison d’élevage a une composition génomique différente de celle de l’homme, principalement une délétion de 69/70 dans le domaine N-terminal de la protéine de pointe, et une combinaison de Y453F dans le RBD, avec I692V, M1229I et S1147L dans diverses parties de la protéine de pointe. Les quatre premiers se sont avérés se produire ensemble dans une variante appelée la variante du cluster 3.
L’étude actuelle a cherché à montrer si la mutation Y453F provoque des changements dans l’expression de la protéine de pointe, une liaison altérée au récepteur de la cellule hôte et une sensibilité aux anticorps neutralisants.
Les chercheurs ont utilisé des particules de virus de la stomatite vésiculaire exprimant des pics de SARS-CoV-2. Le pic exprimé était de trois variantes, une exprimée par le SARS-CoV-2 de type sauvage et la seconde avec une glycine en position 614, pour être la référence pour les variantes de pointe avec la mutation D614G qui est maintenant globalement dominante. Le troisième était une protéine de pointe portant les mutations trouvées dans le SRAS-CoV-2 isolé de vison infecté.
Expression et traitement efficaces de la protéine de pointe
Les chercheurs ont découvert que toutes les mutations du variant du vison permettaient au virus d’incorporer et de traiter la protéine de pointe au niveau du nouveau site de clivage de la furine, à l’interface entre les sous-unités S1 / S2 de la pointe. Les trois variantes ont atteint une liaison efficace au récepteur ACE2 humain.
Tous les variants de pointe pourraient médier l’entrée virale dans des lignées cellulaires couramment utilisées, mais le variant D614G a montré une entrée plus efficace, en accord avec des études antérieures. La combinaison de la mutation Y453F avec soit D614G, soit avec les deux H69Δ, H70Δ et D614G, n’a pas altéré l’efficacité de l’entrée virale.
La combinaison de D614G avec les quatre mutations du cluster 5 a été associée à une efficacité réduite de l’entrée cellulaire dans plusieurs lignées cellulaires, mais pas la lignée cellulaire intestinale humaine Caco-2 et la lignée cellulaire pulmonaire Calu-3. Cela indique que les variants de vison peuvent infecter efficacement les cellules intestinales et pulmonaires humaines.
Les variantes de protéines de pointe spécifiques au vison sont exprimées de manière robuste, traitées protéolytiquement et incorporées dans des particules virales. (A) Pays européens qui ont signalé une infection par le SRAS-CoV-2 chez le vison. Les mutations de la protéine spike (S) spécifiques du vison à l’étude sont mises en évidence. (B) Résumé des mutations de la protéine S spécifiques au vison trouvées dans les isolats de SRAS-CoV-2 humains et visons. Les séquences ont été extraites de la base de données GISAID (initiative mondiale sur le partage de toutes les données sur la grippe). Légende: a = séquences de référence, b = 36/219 séquences portent une mutation L452M supplémentaire; Abréviations: H. sapiens = Homo sapiens (humain), N. vison = Neovison vison (vison d’Amérique), M. lutreola = Mustela lutreola (vison européen). (C) Localisation des mutations de la protéine S spécifiques au vison dans le contexte de la structure tridimensionnelle de la protéine S. (D) Illustration schématique des variantes de la protéine S à l’étude et de leur histoire de transmission. Abréviations: RBD = domaine de liaison au récepteur, S1 / S2 = frontière entre les sous-unités S1 et S2, TD = domaine transmembranaire. (E) Les pseudotypes rhabdoviraux portant les variants de protéine S indiqués (équipés d’un marqueur d’épitope HA C-terminal) ou aucune glycoprotéine virale ont été soumis à SDS-PAGE dans des conditions réductrices et immunoblot afin d’étudier le traitement de la protéine S et l’incorporation de particules. La détection de la protéine de matrice du virus de la stomatite vésiculaire (VSV-M) a servi de contrôle de charge. Les cercles noirs et gris indiquent des bandes pour les protéines S non traitées et traitées (clivage au site S1 / S2), respectivement. Des résultats similaires ont été obtenus dans quatre expériences distinctes.
Inhibition par ACE2 soluble et camostat
L’étude a également révélé que les virus porteurs de pointes ne pouvaient pas infecter les cellules en présence d’ACE2 soluble, qui agit comme un leurre viral, ou (avec les cellules Calu-3) de Camostat, qui est un inhibiteur de TMPRSS2. Les plus sensibles étaient ceux portant les mutations D614G + cluster 5, indiquant que ces agents pouvaient encore inhiber les variants de vison.
La mutation Y453F affecte la neutralisation par les anticorps
Les chercheurs ont également découvert que 13/14 sérums de patients atteints de COVID-19 produisaient une puissante neutralisation de l’entrée induite par les pics dans la cellule hôte. Le dernier sérum a montré une neutralisation modérée.
Avec la mutation Y453F, la plupart des échantillons ont montré une inhibition réduite, le titre d’anticorps sérique requis pour une neutralisation à 50% (NT50) s’élevant à des valeurs trois fois plus élevées. Cela pourrait signifier que la mutation RBD rend le variant du SARS-CoV-2 résistant aux anticorps neutralisants induits par des variants viraux en circulation actuellement.
La mutation a également modulé l’inhibition par un anticorps (Casirivimab / REGN10933) d’un cocktail d’anticorps doubles (le cocktail d’anticorps REGN-COV2) qui a reçu une autorisation d’utilisation d’urgence (EUA) pour le traitement COVID-19. Cela confirme la découverte que cette mutation se produit à l’interface de liaison de la protéine de pointe et de l’anticorps.
Quelles sont les implications?
Cette mutation a réduit l’efficacité des anticorps tant naturels que thérapeutiques dans le variant du vison. Cela montre qu’avec l’entrée virale dans d’autres espèces, des changements adaptatifs sont susceptibles de se produire dans le génome viral pour favoriser une entrée efficace dans la cellule hôte.
Il a été démontré que la même mutation survient au cours d’une infection expérimentale par le SARS-CoV-2 chez les furets, ce qui peut indiquer l’adaptation virale de la RBD au furet ACE2. Une autre possibilité est qu’il s’agisse d’une mutation d’échappement immunitaire, soutenue par l’émergence de cette mutation chez un patient atteint d’une infection chronique par le SRAS-CoV-2.
Les mutations variantes du cluster 5 étaient associées à une entrée réduite des cellules humaines par le virus, ce qui pourrait expliquer l’extinction rapide de cet isolat chez l’homme. Il peut également avoir eu une affinité de liaison réduite à l’ACE2, ce qui était responsable de sa plus grande vulnérabilité à l’inhibition par l’ACE2 soluble.
L’étude suggère que « au moins dans une fraction des patients, les réponses anticorps induites lors de l’infection et potentiellement aussi la vaccination pourraient n’offrir qu’une protection incomplète contre l’infection par 200 SRAS-CoV-2 amplifiés chez le vison.« Cependant, des titres d’anticorps élevés peuvent également fournir une protection complète contre le variant de vison.
La variante du vison peut être transmise aux humains et au vison à l’état sauvage, ce qui soulève la possibilité d’un réservoir permanent pour ces virus à l’état sauvage et l’émergence de nouvelles variantes susceptibles de provoquer de futures épidémies chez les animaux sauvages et les humains.
Des études supplémentaires seront nécessaires pour comprendre dans quelle mesure l’immunité cellulaire spécifique contre le virus est affectée par cette mutation et son effet sur la liaison au vison ACE2. Néanmoins, les résultats indiquent que l’adaptation du virus à l’infection du vison impliquait l’acquisition de mutations qui encouragent l’évasion immunitaire dans l’infection humaine.
Cela ajoute de l’urgence aux efforts visant à empêcher la transmission de l’infection humaine aux visons et à d’autres animaux. Deuxièmement, les changements qui se produisent et la possibilité d’amplification du virus suite à une telle transmission aux animaux doivent être identifiés, ainsi que leur effet sur les propriétés biologiques cruciales du SRAS-CoV-2.
*Avis important
bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas examinés 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.
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