Lettre hebdomadaire :
22-28 Mars 2021
Niveau de difficulté :
Comment le virus se transforme pour échapper aux anticorps ?
La protéine Spike (S) du SARS-CoV-2 est la principale cible des vaccins mais aussi des traitements par anticorps. Elle est organisée en trimères (association de 3 protéines identiques) à la surface du virus et se compose du domaine S1, qui contient le RBD (Receptor Binding Domain) interagissant avec le récepteur cellulaire ACE2 et du domaine S2 qui régit le processus de fusion virus/cellule. Les anticorps neutralisants ciblent majoritairement les domaines RBD et NTD (N-Terminal Domain) de S1 et bloquent l’entrée du virus. Même si le SARS-CoV-2 mute moins vite que d’autres virus à ARN, l’arrivée des variants montre que sa dérive antigénique, c’est-à-dire l’apparition progressive de mutations, pourrait mettre à mal les stratégies actuelles de vaccination et de thérapies par anticorps.
Il reste cependant à comprendre comment ces protéines de surface évoluent. Des chercheurs de l’Université d’Harvard (USA) viennent justement de mettre à jour la dérive antigénique de Spike chez un patient immunodéprimé (déplétion de cellules B) et infecté de manière chronique par le SARS-CoV-2.
Dans un premier temps, ils ont isolé, cloné et produit plusieurs anticorps monoclonaux (ciblant chacun une seule région de Spike) à partir de prélèvements de 4 patients convalescents (C1 à C4), dont 43 isolés depuis le patient C1. Par des tests in vitro, ils ont d’abord montré que tous ces anticorps ont des affinités pour Spike ainsi que des capacités de neutralisation variables. Ils ont identifié leurs sites de fixation respectifs en cristallographie et ont fait des prédictions sur les possibilités d’échappement des variants actuels.
Dans un second temps, ils ont effectué plusieurs prélèvements chez le patient chronique, puis ils ont séquencé le gène Spike pour suivre l’apparition des mutations. Plusieurs variants apparaissent qui ne sont pas toujours dominants, sauf le 128ème jour suivant le diagnostic COVID-19 (J0), où la mutation Y489H du RBD devient dominante. Au jour 145, le patient chronique reçoit le mélange thérapeutique d’urgence REGN-COV2, composé de deux anticorps monoclonaux, ce qui provoque l’apparition de 2 variants dominants aux jours 146 et 152 (appelés J146 et J152). Ces variants étaient présents auparavant mais à bas bruit. Ils portent 8 mutations dans RBD (avec Y489H), dont 7 présentes dans les variants anglais, sud-africains et brésiliens.
C’est ce qu’on peut représenter schématiquement ainsi :
Ensuite, ils ont réintroduit ces mutations dans des particules virales (virus « pseudotypés ») afin d’évaluer in vitro leurs capacités à être neutralisées par les anticorps. Pour valider leurs prédictions structurales, ils ont montré que les mutations N501Y et Q493K permettent d’échapper aux anticorps thérapeutiques ou aux anticorps monoclonaux et polyclonaux (mélange d’anticorps ciblant plusieurs parties de Spike) issus de patients convalescents. Ces deux mutations de Spike favorisent l’interaction avec les acides aminés Y41 et K453 de ACE2 par des contacts hydrophobes. Cependant, l’affinité du pseudotype J152 pour ACE2 chute de 10 fois car la mutation F486I supprime certains contacts hydrophobes avec ACE2. Le J146 et le J152 contiennent des délétions (ou pertes) dans le NTD (141-144), qui sont aussi présentes chez les variants anglais et sud-africains. Ces délétions empêchent certains anticorps de se fixer correctement, ce qui permet aux J146 et J152 d’échapper à leur action. Le patient C1 est un exemple particulier : sa réponse-anticorps est tellement ciblée sur RBD que la seule mutation Q493K suffit à y échapper. Toutefois, elle ne permet pas d’échapper aux anticorps de 3 autres patients convalescents.
C’est ce qu’on peut représenter ainsi :
Les résultats montrent donc que le virus développe des solutions pour s’adapter à ACE2 tout en échappant à la neutralisation par anticorps, quitte à moduler l’affinité pour le récepteur. Bien que cette étude ait été réalisée chez un seul patient et n’utilise pas de vrais virus pour ses tests in vitro, elle révèle des associations de mutations qui sont retrouvées chez les variants actuellement en circulation. Certaines de ces associations permettent précisément aux virus d’échapper à une large gamme d’anticorps. Les études in vivo sur l’évolution de la protéine Spike sont donc essentielles car elles permettent de prédire les mutations qui vont probablement émerger chez de nouveaux variants.
