SRAS

Sep 02, 2023

Nature volume 592, pages 122-127 (2021)Citer cet article

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Au cours de l’évolution du SRAS-CoV-2 chez l’homme, une substitution D614G dans la glycoprotéine de pointe (S) est apparue ; Le virus contenant cette substitution est devenu le variant prédominant en circulation dans la pandémie de COVID-191. Cependant, on ignore si la prévalence croissante de cette variante reflète un avantage en matière de condition physique qui améliore la réplication et/ou la transmission chez l’homme ou si elle est simplement due à des effets fondateurs. Ici, nous utilisons des variantes isogéniques du SRAS-CoV-2 pour démontrer que la variante qui contient S(D614G) a amélioré la liaison à l'enzyme de conversion de l'angiotensine 2 (ACE2) du récepteur de surface cellulaire humaine, ainsi qu'une réplication accrue dans les cellules épithéliales primaires des voies respiratoires bronchiques et nasales humaines. ainsi que dans un modèle de souris humaine knock-in ACE2, et une réplication et une transmissibilité nettement accrues dans les modèles de hamster et de furet d'infection par le SRAS-CoV-2. Nos données montrent que la substitution D614G dans S entraîne une augmentation subtile de la liaison et de la réplication in vitro et offre un réel avantage concurrentiel in vivo, en particulier pendant le goulot d'étranglement de la transmission. Nos données fournissent donc une explication de la prédominance mondiale du variant contenant le S(D614G) parmi les virus SARS-CoV-2 actuellement en circulation.

Fin 2019, le SRAS-CoV-2 a été détecté à Wuhan (province du Hubei, Chine)2,3 et a rapidement conduit à la pandémie de COVID-19 ; en décembre 2020, 70 millions de cas et 1,5 million de décès imputables à cette maladie avaient été confirmés4. Le SRAS-CoV-2 provoque une pneumonie potentiellement mortelle chez les groupes de personnes vulnérables5. L’entrée du SRAS-CoV-2 dans les cellules dépend de l’interaction du S et de l’ACE23,6. S est une protéine de fusion homotrimérique de classe I qui comprend deux sous-unités (S1 et S2) séparées par un site de clivage par protéase. S1 forme une tête globulaire et est essentiel à la liaison au récepteur, et S2 assure la médiation de la fusion de l'enveloppe virale avec les membranes des cellules hôtes. Lors de l’entrée, le domaine de liaison au récepteur au sein de la sous-unité S1 se lie à ACE2, ce qui génère des changements conformationnels dans la sous-unité S2 et facilite l’internalisation du virus7,8. S(D614G) est une variante de S qui contient une substitution en dehors du domaine de liaison au récepteur qui est censée provoquer un changement conformationnel de la protéine, ce qui améliore la liaison ACE2 et augmente la probabilité d'infection1,9.

À mesure que la pandémie progressait, la variante du SRAS-CoV-2 qui contient S(D614G) (ci-après, SARS-CoV-2G614)) a rapidement remplacé la variante parentale (avec D en position d'acide aminé 614 de S ; ci-après, SRAS-2G614). CoV-2D614) en fréquence pour devenir mondialement dominante. Un tel changement dans la fréquence des génotypes pourrait être dû à un effet fondateur suite à l'introduction dans une population hautement interconnectée ; alternativement, le SRAS-CoV-2G614 peut avoir un avantage en termes de condition physique par rapport au SRAS-CoV-2D614. Certaines études ont suggéré que la substitution D614G dans S pourrait conférer un avantage de forme physique au virus en améliorant l’entrée cellulaire8,9. Pour aborder le rôle de la substitution D614G dans S dans la dissémination et la prédominance du SRAS-CoV-2G614 pendant la pandémie de COVID-19, nous avons caractérisé la liaison de S à l'ACE2 humain (hACE2) et la cinétique de réplication in vitro, et évalué la dynamique de l'infection et de la transmission dans vivo en utilisant trois modèles animaux. Nos données montrent que la substitution D614G dans S confère une liaison accrue au récepteur hACE2 et une réplication accrue dans les cultures épithéliales primaires des voies respiratoires humaines. De plus, la comparaison des variantes isogéniques recombinantes du SRAS-CoV-2 démontre que la substitution D614G dans S offre un avantage compétitif dans un modèle de souris knock-in hACE2 et augmente considérablement la réplication et la transmission dans les modèles de hamster et de furet syriens d'infection par le SRAS-CoV-2. .

Pour mesurer les effets de la substitution D614G dans S, nous avons d'abord quantifié la liaison des monomères du domaine S1 à hACE2 à l'aide de l'interférométrie de biocouche. S1 et S1 (D614G) se lient efficacement à hACE2 ; cependant, S1 (D614G) a montré une affinité environ deux fois supérieure à celle de S1 (Fig. 1a, Tableau supplémentaire 2). De même, S (D614G) avait une affinité plus élevée pour hACE2 que celle de S lorsque des formes monomères complètes étaient utilisées (Extended Data Fig. 1a, Tableau supplémentaire 2). La substitution D614G dans S a également entraîné une liaison accrue de S1 à hACE2 exprimée de manière exogène dans les cellules rénales de bébé hamster (ci-après, cellules BHK – hACE2) (Fig. 1b, Données étendues, Fig. 1b). La liaison de S1 ou S1 (D614G) marqué à la polyhistidine aux cellules BHK – hACE2 a montré que davantage de S1 (D614G) se liaient aux cellules BHK – hACE2 que de S1, par cytométrie en flux (Fig. 1b, Données étendues, Fig. 1b). Lors de l'utilisation de constructions recombinantes homodimériques comprenant S1 attaché à une extrémité C d'IgG, nous avons observé un effet plus notable dans la liaison accrue de la protéine S1 (D614G) à la cellule BHK – hACE2 (Fig. 1b, Extended Data Fig. 1b).