Avec plus de 108 millions d’infections signalées par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) dans le monde et près de 2,4 millions de décès, la pandémie en cours a mis en péril le bien-être physique, financier et émotionnel de la population mondiale au cours de l’année écoulée. Un nouveau document de recherche préimprimé publié sur le bioRxiv* Le serveur discute de l’émergence de mutations dans le virus SARS-CoV-2, lui permettant d’échapper aux effets du médicament antiviral le plus couramment utilisé, le remdesivir.
Dans un effort pour arrêter la propagation de l’infection par le SRAS-CoV-2, le développement de médicaments et la recherche sur la réutilisation se sont poursuivis à un rythme rapide dans plusieurs centres.
Sommaire
Remdesivir montre des résultats contradictoires
Parmi les rares médicaments qui ont été approuvés pour le traitement spécifique de la maladie COVID-19, le remdesivir (RDV) a été largement utilisé. Ce médicament est un analogue nucléosidique à large spectre, et son activité inhibitrice virale in vitro a été impressionnante. Dans trois essais randomisés, son utilisation était associée à une récupération accélérée, le temps étant réduit d’un tiers. Aucun bénéfice significatif sur la mortalité n’a été observé
Cependant, ces résultats contredisaient un essai thérapeutique de solidarité plus large réalisé par l’Organisation mondiale de la santé (OMS), qui a démontré un manque d’association entre le RDV et la survie. Le moment de l’initiation du RDV est aussi, apparemment, crucial pour son action.
Néanmoins, de nombreux pays continuent d’utiliser le RDV comme traitement de première intention pour les patients atteints de COVID-19 hospitalisés avec un besoin de supplémentation en oxygène dans les dix jours suivant l’infection. Le remdesivir est souvent utilisé avec la dexaméthasone glucocorticoïde anti-inflammatoire.
Les mutations sont un mécanisme viral bien connu pour échapper à l’inhibition des médicaments, en particulier pendant la monothérapie. Cependant, la littérature actuelle ne contient aucun exemple de souches de SARS-CoV-2 résistantes au RDV en circulation. L’étude actuelle vise à comprendre si une telle résistance peut émerger et quelles mutations en sont responsables.
Détails de l’étude
Les chercheurs ont découvert que sur 12 lignées virales passées dans des milieux contenant du RDV à 1 µM ou 2,5 µM, sept présentaient des effets cytopathiques (CPE), indiquant la réplication active du virus dans la cellule. Le titre du virus a également augmenté de 0,5 à 1 log, indiquant que le virus s’adaptait aux cellules Vero.
Dans deux des lignées virales passées, la vitesse et l’ampleur de la réplication ont montré un changement, ainsi que la concentration de RDV nécessaire pour atteindre 50% d’inhibition. Ces lignées se répliquent activement en présence de 7,5 µM de RDV. Cependant, les titres étaient inférieurs à ceux de la culture sans RDV.
Dans les cellules Vero, ces souches à réplication active ont montré une double augmentation de la CI50 et une augmentation de près de quatre fois par rapport à la souche parentale. Lorsque les mêmes virus sont passés dans des milieux ne contenant pas de RDV, la CI50 est restée comparable à la souche parentale.
Cette résistance partielle au RDV n’a pas été répliquée avec d’autres analogues nucléosidiques tels que EIDD2801, indiquant l’émergence de mutations de résistance spécifiques.
Mutations courantes dans les populations de résistance partielle au RDV. A. Emplacement de E802 dans la structure de SARS-CoV-2 NSP12 en association avec NSP7 et NSP8 (ID PDB 6YYT). Trois panneaux ciblés sont WT (supérieur) et deux confirmations potentielles de E802D. Les liaisons H sont indiquées par une ligne bleue l5 ight. B. L’acide aminé NSP6 I168 n’est pas conservé à travers les CoV. C. Conservation de l’acide aminé E802 à travers les CoV. Les numéros d’accès pour les séquences CoV se trouvent dans les matériaux et les méthodes.
Mutation E802
Les chercheurs ont trouvé deux mutations non synonymes fixes dans ces lignées, qui étaient toutes deux absentes lorsque les mêmes souches étaient soumises à un passage en l’absence de RD. Ces mutations n’étaient pas non plus présentes dans le virus d’entrée d’origine ou la souche ancestrale de Wuhan.
La première mutation était une mutation glutamine en aspartate (Glu802Asp; E802D) dans l’ARN polymérase ARN-dépendante virale (RdRp) NSP12, similaire à celle observée dans d’autres bétacoronavirus qui présentent une sensibilité réduite au RDV. Il est à noter que le glutamate à cette position se trouve dans tous les bétacoronavirus.
La mutation E802 se produit à proximité de résidus d’acides aminés qui devraient former des liaisons avec l’ARN nouvellement formé. Les chercheurs suggèrent que cela entraîne de petites modifications structurelles qui réduisent l’encombrement stérique dans cette région. Le résultat est une résistance aux effets inhibiteurs de l’incorporation de RDV dans la molécule d’ARN en croissance.
Mutation I168T
La deuxième mutation est une substitution de la thréonine pour l’isoleucine (Ile168Thr; I168T) dans NSP6. Cette protéine hautement conservée limite l’expansion de l’autophagosome. La présence de cette mutation pourrait conduire à une modification de la structure des domaines transmembranaires et extracellulaires de la protéine.
On ne trouve pas que ces mutations affectent la capacité virale ou les titres viraux de pointe. La mutation E802D ou E802A s’est avérée conférer une résistance partielle au RDV, similaire à celle trouvée dans les lignées virales passant en série dans des milieux supplémentés en RDV.
Les substitutions E802 augmentent IC50
Avec les mutations E802D et E802A dans NSP12, la CI50 a augmenté de deux fois et de 2,5 fois, respectivement, quel que soit le type de cellule utilisé. Ainsi, les chercheurs excluent différentes voies de métabolisme dépendant des cellules, ou des variations d’entrée ou de réplication du virus dépendant de la lignée virale, comme explications de l’émergence de ces mutations.
Fait intéressant, les virus avec les deux mutations avaient une sensibilité accrue au médicament par rapport aux lignées avec seulement la mutation NSP12.
Deuxièmement, l’une ou l’autre des mutations était cohérente avec une sensibilité intacte à EIDD2801. Troisièmement, lorsqu’ils sont cultivés dans des cellules Calu-3 dérivées des voies respiratoires humaines, les chercheurs ont constaté que le titre de toutes les lignées virales était réduit, en corrélation avec la dose de RDV utilisée.
Cependant, les titres des virus contenant la mutation NSP12-E802 étaient plus élevés à la fois à 24 et 48 heures par rapport aux virus de type sauvage ou mutants NSP6.
Mutations de résistance au RDV trouvées dans les souches en circulation
L’étude a trouvé huit séquences génomiques virales avec la mutation E802, quatre avec E802A et quatre avec E802D. Sept d’entre eux provenaient de patients traités par RDV, mais un ne l’était pas, ce qui suggère que la sélection pour cette mutation peut se produire sans exposition au médicament. Il y avait 33 séquences montrant la substitution de l’isoleucine à 1168 avec d’autres résidus.
À l’échelle mondiale, la substitution E802 est aussi courante que d’autres mutations NSP12 associées à une résistance partielle au RDV dans d’autres coronavirus. Bien que rares, ces mutations s’avèrent viables et peuvent émerger dans le cadre d’une variante résistante sous pression sélective.
Par rapport au virus d’entrée, les virus passés étaient plus sensibles au RDV lorsqu’ils étaient cultivés dans des cellules Vero en l’absence de RDV qu’en sa présence.
Par rapport à la séquence d’entrée, il y avait 41 mutations non synonymes et 10 mutations synonymes, mais aucune dans la relecture NSP14 qui contribuerait à la sensibilité modifiée du virus au RDV. L’effet des concentrations de RDV sur le taux de mutation virale n’est donc pas clair à l’heure actuelle.
La plupart des mutations ont affecté le cadre de lecture ouvert du pic, mais pas le site de clivage de type furine. Beaucoup de ces mutations ont été trouvées dans les variantes émergentes du Royaume-Uni et d’Afrique du Sud. Un seul, P681P, était présent dans la souche parentale. La mutation E484 est apparue dans 20% à 40% des lignées virales sauf une.
Quelles sont les implications?
De manière surprenante, ces mutations se sont produites in vitro, sans aucune pression de sélection immunitaire.
« Ces observations soulignent la plasticité du génome du SRAS-CoV-2 et suggèrent également que l’émergence indépendante de différents variants géographiques partageant des mutations communes ne s’est pas produite en raison de la pression de sélection basée sur l’immunité préexistante chez les individus infectés.. «
Sur 10 mutations dans les souches de passage qui étaient présentes dans le virus d’entrée, cinq ont été trouvées dans plus de la moitié de la population et quatre ont été fixées par le passage 13.
Dans l’ensemble, l’étude a montré l’émergence d’une signature génomique qui confère une résistance partielle au RDV en présence du médicament in vitro. Cela démontre la possibilité de sélection pour la résistance RDV. Cependant, compte tenu de l’utilisation intensive de ce médicament, la rareté de la mutation exclut la propagation mondiale de ces variantes résistantes.
Les résultats montrent également l’occurrence des mutations clés qui sont caractéristiquement trouvées dans les nouvelles variantes préoccupantes in vitro, sans exposition aux anticorps immunitaires humains.
« Notre étude offre de nouvelles perspectives pour la surveillance des nouvelles variantes du SRAS-CoV-2 et la prise en charge clinique des patients traités par RDV. «
*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.