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Les mutations d’échappement N du SRAS-CoV-2 n’affectent pas le test rapide de l’antigène

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La pandémie actuelle de coronavirus 2019 (COVID-19) a entraîné plus de 6,4 millions de décès, et de nouveaux cas continuent d’apparaître. On s’attendait à ce que la propagation du diminue grâce aux campagnes de à grande échelle. L’apparition d’infections et de réinfections a prouvé que cet espoir était vain.

Etude : Une analyse profonde des mutations permet d'identifier les mutations de la nucléocapside du SRAS-CoV-2 qui échappent aux tests antigéniques rapides actuellement disponibles. Crédit image : eakasarn/Shutterstock
Étude : L’analyse profonde des mutations identifie les mutations d’échappement de la nucléocapside du SRAS-CoV-2 pour les tests antigéniques rapides actuellement disponibles. Crédit image : eakasarn/Shutterstock

Une nouvelle étude cartographie les mutations d’échappement trouvées dans diverses souches du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) qui pourraient leur permettre d’échapper à la neutralisation par les ou à la détection par des tests antigéniques rapides qui reposent sur la liaison des anticorps pour un résultat positif.

Introduction

Des tests de diagnostic pour le COVID-19 ont été lancés dès le mois d’avril 2020, à l’aide de in vitro en utilisant la séquence virale de la variante ancestrale du virus, la variante Wuhan. Avec l’émergence de nouveaux variants, des questions se sont posées sur les performances de ces tests, car ils exploitent la capacité des anticorps à reconnaître et à se lier aux antigènes viraux. Cette reconnaissance est subvertie en présence de mutations d’échappement.

L’étude actuelle, publiée dans le journal Celluleprésente une nouvelle méthode permettant d’évaluer l’impact de ces mutations de la cible N sur la reconnaissance de l’antigène par les anticorps diagnostiques utilisés dans les tests antigéniques rapides.

Les tests antigéniques rapides permettent de détecter rapidement et facilement la présence du SRAS-CoV-2. Dans la plupart des cas, ils utilisent l’antigène de la nucléocapside virale (N), qui est présent en abondance dans les particules virales ainsi que chez les personnes infectées. La N joue un rôle clé dans le cycle de vie du virus, notamment dans sa réplication et son conditionnement. Elle possède un domaine de liaison à l’ARN (N-RBD) et un domaine de dimérisation (N-DD), autour desquels se trouvent trois régions désordonnées.

Les anticorps se lient aux épitopes, des régions spécifiques de l’antigène qui ont une structure complémentaire au domaine de liaison de l’anticorps. La cartographie des épitopes est un domaine qui utilise de multiples techniques, telles que la détermination de la structure, la spectrométrie de masse ou la mutagénèse dirigée, pour aider à identifier les sites de mutation d’échappement sur l’antigène. Cependant, aucune des méthodes utilisées actuellement ne permet de mesurer directement l’effet d’une mutation donnée sur la liaison des anticorps.

De nombreux chercheurs se tournent vers le balayage mutationnel profond (DMS), une méthode qui examine la plupart ou toutes les mutations d’une protéine via une bibliothèque de mutants ou de séquences uniques. Ces séquences peuvent être criblées simultanément en utilisant in vitro des techniques de sélection pour enrichir les mutations pertinentes.

Utilisé avec des méthodes d’affichage de surface cellulaire, le DMS a permis d’étudier les interactions de la protéine spike du SRAS-CoV-2 avec le récepteur de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) de l’hôte et les mutations clés qui perturbent la liaison spike-anticorps au niveau du RBD du spike.

Dans l’étude actuelle, des cellules de mammifères sont utilisées pour l’affichage de surface de la protéine N afin de réaliser l’essai quantitatif direct de liaison d’anticorps. En combinant cela avec le DMS en utilisant une bibliothèque de toutes les substitutions d’acides aminés possibles sur toute la longueur de la protéine N, les chercheurs ont pu réaliser un test complet des effets de toutes les mutations possibles sur la liaison des antigènes à 17 anticorps de diagnostic actuellement utilisés pour tester ce virus.

Le résultat est une image complète des mutations d’échappement possibles pour chaque anticorps, notées en fonction du potentiel d’échappement de chaque région. Les scores montrent l’abondance de la mutation donnée dans le groupe de cellules exprimant des mutations d’échappement. Ainsi, il montre l’effet de chaque mutation sur la liaison des anticorps.

Les scores aident donc à identifier à la fois les épitopes et la sensibilité de l’anticorps de diagnostic aux mutations dans ou près de l’épitope. Les données permettent de comprendre comment chaque mutation sur ces sites affecte la reconnaissance de l’anticorps. De cette façon, la force de liaison des anticorps sur l’ensemble de la bibliothèque de séquences mutationnelles N a été mesurée, en tenant compte de chaque mutation ponctuelle possible.

Qu’a montré l’étude ?

Comme prévu, la plupart des mutations ne réduisent pas la liaison des anticorps, cet effet étant confiné à un petit ensemble de mutations sur des sites bien définis. Cela inclut des épitopes liés par des anticorps comme R040, C706 et 3C3. Dans le cas du premier, toute mutation à trois positions distinctes entraîne une réduction de la liaison, mais seules les modifications des acides aminés chargés ou polaires à une autre position produisent cet effet.

Les deux derniers sont des exemples d’anticorps se liant à des épitopes 3D où seules quelques mutations sont significativement associées à une réduction marquée de la liaison de l’anticorps. Dans le cas du 3C3, une substitution en E323 a presque toujours un impact important, mais pas en V324, où seules les mutations des acides aminés chargés ou aromatiques entraînent une réduction de la liaison.

Globalement, cela montre qu’un épitope donné est sensible à certaines substitutions mais pas à d’autres et met en évidence les informations détaillées disponibles avec cette plateforme.

Toute mutation sur trois sites dans l’épitope de R040, et quatre sites dans l’épitope de C706, abolissait la liaison, mais en dehors de ces épitopes, les mutations étaient insignifiantes. Fait intéressant, avec 3C3, deux mutations ont aboli la liaison et une autre a réduit l’affinité de liaison de deux ordres de grandeur. Une quatrième n’a eu qu’un effet léger, mais les deux autres anticorps ont capté ce mutant à des niveaux de liaison normaux.

Cela indique que le mauvais repliement partiel de la protéine causé par cette dernière mutation était insuffisant pour réduire l’affinité de liaison avec ces anticorps. Des effets à longue portée sur la liaison ont également été observés avec certaines mutations N-RBD, indiquant que la liaison peut être réduite sans changement notable de l’affinité.

L’étude a permis d’obtenir une multitude d’informations sur l’endroit où les anticorps se lient à la protéine N. Elle démontre comment différents anticorps s’échappent par le biais de leurs ensembles distincts de mutations d’échappement, ce qui aide à démêler le mécanisme sous-jacent de l’échappement et permet de distinguer les anticorps même lorsqu’ils se lient à des épitopes qui se chevauchent.

Les tests antigéniques rapides fonctionnent sur la base de deux anticorps, l’un dans un solide et l’autre dans une phase mobile, les deux devant se lier à l’antigène pour générer un signal. Il est intéressant de noter que les données de cette étude indiquent que ces ensembles d’anticorps de diagnostic se lient à des épitopes différents, de sorte qu’il est peu probable qu’ils aient tous deux le même score d’échappement élevé dans une région de protéine N donnée. Cela signifie que tous les anticorps utilisés dans ces tests peuvent se lier simultanément, validant ainsi la fiabilité de ces tests.

Ensemble, ces données montrent que la DMS peut être utilisée pour guider la sélection de paires d’anticorps appropriées dans la conception de nouveaux tests antigéniques.. »

Implications

Les résultats montrent la valeur des tests antigéniques rapides pour détecter les mutations dans les variantes actuelles et anciennes du SRAS-CoV-2. Les mutations de la protéine N connues à ce jour sont peu susceptibles de provoquer l’échec des tests.

Deuxièmement, en présentant les résultats des tests de liaison pour toutes les mutations ponctuelles possibles, y compris celles qui pourraient survenir à l’avenir, ils sont importants pour le suivi de l’évolution de ce virus et du développement de la pandémie. Ceci est d’une immense valeur pour la gestion clinique et de santé publique.

Encore une fois, cette méthode combinant la DMS et l’affichage de la surface des cellules de mammifères est supérieure à l’étalon-or actuel, la cartographie des épitopes structurels, car elle évalue directement la reconnaissance par les anticorps de l’antigène complet tout en utilisant la bibliothèque de mutations pour mesurer la liaison avec toute mutation possible.

Même si elle n’identifie pas directement l’épitope, elle fournit une empreinte de mutation d’échappement spécifique à l’anticorps. Cette méthode peut être utilisée plus largement pour examiner comment les mutations antigéniques affectent la liaison des anticorps. Elle peut être adaptée pour étudier les interactions protéine-protéine en général, à condition de concevoir un système permettant d’exprimer les protéines de part et d’autre.

En outre, elle peut aider à comprendre d’autres processus comme la maturation de l’affinité dans le centre germinal des cellules B, y compris l’augmentation de l’affinité des anticorps à mesure que la spécificité augmente et la résistance aux mutations antigéniques.

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