Un modèle d’étude des variants

Plusieurs variants préoccupants (Variants Of Concern, VOC) du SARS-CoV-2 sont plus infectieux que la souche initiale de Wuhan. Il est donc crucial d’en comprendre les raisons pour générer des vaccins et des thérapies efficaces. Mais ces recherches sont limitées par le fait que le SARS-CoV-2 doit être manipulé dans des laboratoires équipés au niveau 3 de biosécurité (BSL-3). La plupart des travaux sur l’infectiosité du SARS-CoV-2 repose sur le modèle des lentivirus pseudotypés, c’est-à-dire des virus d’une autre famille qui expriment la protéine Spike (qui régit l’entrée virale) du SARS-CoV-2. Mais, les VOC portent aussi des mutations dans d’autres gènes et on ne peut donc pas évaluer leur rôle sur le fitness viral (efficacité de réplication et production globale de virus).

Pour y remédier, des chercheurs de l’Université de Californie (Berkeley) ont mis au point un système de particules virales non-réplicatives (virus-like particles VLP) mimant l’infection du SARS-CoV-2. Ces « SC2-VLP » sont composées des 4 protéines structurales du SARS-CoV-2 (S, M, N, E) et sont capables de transporter des ARNm « rapporteurs » (luciférase-T20) qui vont permettre d’évaluer les effets de diverses mutations sur l’efficacité de l’entrée virale.

De manière surprenante, aucune des mutations de Spike retrouvées chez les VOC Alpha, Beta, Gamma et Epsilon n’augmente significativement l’entrée virale, ce qui contredit les résultats de la littérature (fondée sur des modèles lentiviraux). En revanche, si on introduit les mutations du gène N retrouvées chez les VOC Alpha et Gamma (incluant R203K/G204R), l’entrée virale augmente respectivement de 7,5 et 4,2 fois par rapport à la souche de Wuhan. Quatre autres mutations situées dans la région 199-205 du domaine central « linker » de N augmentent de 10 fois l’entrée (P199L, S202R, R203M et R203K). R203M est d’ailleurs présente dans le VOC Delta.

En analysant les VLP produites, il apparaît que ces mutations accroissent l’assemblage du virus (des protéines entre elles mais aussi l’empaquetage de l’ARN dans les VLP). Les chercheurs valident cette observation en réintroduisant S202R et R203M dans le génome de la vraie souche de Washington (génétique inverse), puisqu’elles augmentent la production d’ARN viral de respectivement 45 et 23 fois après 72h d’infection et la production de virus infectieux de 166 et 51 fois.

Un anticorps anti-Spike commercial (MM43) neutralise efficacement les VLP portant les gènes S des VOC (dont Delta), montrant que ce modèle peut aussi être utilisé pour trier des anticorps neutralisants.

Le modèle des SC2-VLP permet donc d’étudier les effets de mutations des gènes structuraux sur plusieurs étapes du cycle viral (entrée, assemblage, maturation et bourgeonnement) sans utiliser de virus infectieux. Il pourrait s’avérer très utile dans le développement de vaccins ou de thérapies ciblant ces étapes, comme les anticorps neutralisants. Il a permis de mettre en évidence un rôle inattendu d’une mutation du VOC Delta dans le gène N, ce qui augmente son fitness viral. En revanche, ces mécanismes moléculaires restent à découvrir.