La numérisation mutationnelle inversée offre une réponse plus rapide aux nouvelles variantes de virus

Les virus sont des maîtres déguisés. Lorsqu’ils sont poussés trop loin par notre système immunitaire, ils envoient de nouvelles variantes de virus en jeu qui ne sont plus reconnues par les cellules immunitaires. Ils échappent à notre système immunitaire en mutilant les structures virales reconnus par les anticorps.

Afin d’adapter les vaccins à de nouvelles variantes de virus circulantes aussi rapidement que possible, il est d’abord nécessaire de savoir qui, parmi les nombreuses mutations, sont en fait responsables de l’évasion immunitaire d’une nouvelle variante virale. Les chercheurs du Helmholtz Center for Infection Research (HZI), en collaboration avec la Hanover Medical School (MHH), ont développé une méthode appelée balayage mutationnel inverse qui peut être utilisé pour détecter ces mutations rapidement et de manière fiable.

L’étude a été publiée dans la revue Communications de la nature.

Les virus ont toutes sortes de trucs dans leurs manches. Il ne faut souvent pas longtemps pour que les agents pathogènes tels que SARS-COV-2 s’adaptent et échappent à la reconnaissance immunitaire. Les virus ayant des mutations qui échappent à la reconnaissance immunitaire plus efficacement que le virus d’origine auront un avantage sélectif et l’emporteront avec le temps, dominant de plus en plus le paysage de l’infection.

« If the new virus variant can successfully escape the immune response, it is no longer sufficient to have recovered from one of the previous variants or to have been vaccinated with a previously effective vaccine, » says Prof. Luka Cicin-Sain, head of the Immunologie virale du département au HZI.

« Avec le développement des vaccins, nous jouons toujours à la propagation de nouvelles variantes d’évasion. C’est la nature même de l’évolution des virus. Néanmoins, nous devons déjouer les virus et réduire leurs avantages, à la fois pour les circulation actuellement et pour ceux qui sera là dans les futures pandémies. « 

Une identification rapide des mutations cruciales pour l’évasion immunitaire permet une adaptation rapide des vaccins aux nouvelles variantes de virus. Dans leur étude actuelle, l’équipe dirigée par Cicin-Sain présente une nouvelle approche prometteuse pour faire exactement cela. Il est basé sur une méthode précédemment établie appelée balayage mutationnel: chaque mutation trouvée dans la nouvelle variante est introduite séparément dans le virus d’origine pour générer une bibliothèque de mutants virus.

Les effets de chaque mutation individuelle peuvent ainsi être définis en comparant les mutants de la bibliothèque à l’original et à la nouvelle variante virale. Cependant, dans leur étude, les chercheurs HZI ont modifié la procédure en introduisant les mutations une par une dans la nouvelle variante virus pour la faire ressembler au virus d’origine à chaque position. Par conséquent, ils ont utilisé la méthodologie à l’envers, c’est pourquoi ils l’appelaient le balayage mutationnel inversé.

Comment fonctionne la numérisation de la mutation

Quel est exactement le processus derrière la numérisation mutationnelle inverse et comment l’équipe de recherche a-t-elle procédé? Pour tester leur nouvelle approche, les scientifiques ont examiné les variantes virales de SARS-COV-2 comme exemple. Ils voulaient découvrir les 33 mutations qui distinguent la variante du virus BA.2.86 de la variante BA.2 d’origine sont responsables de l’évasion immunitaire.

En utilisant des méthodes génétiques avancées, les chercheurs ont produit des pseudovirus dits, qui utilisent la protéine de pointe SARS-COV-2 pour entrer dans les cellules, mais sont incapables de se répliquer et sont donc inoffensives pour les humains et l’environnement. Les chercheurs sont partis de la nouvelle variante virale avec une évasion immunitaire, c’est-à-dire BA.2.86.

« Pour découvrir quelles mutations sont responsables de l’évasion immunitaire de cette variante virale, nous avons créé divers pseudovirus dans lesquels l’une des 33 mutations différentes a été inversée, en direction du virus d’origine Ba.2 », explique le Dr Najat Bdeir, Un scientifique du département immunologie virale au HZI et premier auteur de l’étude. Dans des expériences de cellules étendues, les chercheurs ont ensuite étudié la façon dont les pseudovirus respectifs pourraient être combatés par les cellules immunitaires. Pour ce faire, ils ont utilisé des échantillons «de la vraie vie».

« Pour l’étude, nous avons pu fournir des sérums sanguins à partir d’une cohorte de 40 personnes travaillant dans le secteur des soins de santé », explique le professeur Georg Behrens du Département de rhumatologie et d’immunologie à la Hanover Medical School. « Les participants avaient été vaccinés à plusieurs reprises, notamment avec le vaccin à l’époque qui a été efficace contre Omicron XBB.1.5. »

«  En arrière, nous emmène vers l’avant ‘

En utilisant le balayage mutationnel inversé, les chercheurs ont identifié que trois mutations dans la protéine de pointe étaient responsables de l’évasion immunitaire. Mais pourquoi est-il important de commencer par la nouvelle variante virale et d’inverser les mutations individuelles, appliquant ainsi le balayage mutationnel dans « inverse »?

« Ceci est important parce que nos cellules immunitaires sont très diverses. Ils peuvent faire des anticorps qui se lient à différentes parties sur le virus et ainsi bloquer le processus d’infection », explique la cicine-Sain.

« Si nous partons de la variante d’origine et insérons une mutation dans une zone qui est réellement reconnue par les anticorps, il existe une forte probabilité que les anticorps se liant à une autre partie du virus reconnaîtront et neutraliseront le virus. La contribution réelle de la mutation Pour échapper immunitaire ne peut pas être détecté de manière adéquate de cette manière.

Les chercheurs espèrent que leur nouvelle méthode pourra également faire progresser et accélérer le développement futur des vaccins. Avec le balayage mutationnel inversé, d’autres virus et leurs variantes pourraient être analysés pour les mutations responsables de l’évasion immunitaire.

« Il serait également concevable d’utiliser cette nouvelle méthode pour former l’apprentissage automatique et les modèles d’IA pour prédire quelles mutations potentielles d’un virus pourraient conduire à une évasion immunitaire », explique Cicine-Sain. « Si nous pouvions produire des vaccins basés sur des vaccins pré-adaptés, nous serions plus rapidement que le virus. »

En plus de l’immunologie virale du département de Luka Cicin-Sain, le département du professeur Wulf Blankenfeldt « La structure et la fonction des protéines » de HZI ont également été impliquées dans cette étude. Les scientifiques du Center for Infection Medicine (CIIM), le German Primate Center – Leibniz Institute for Primate Research et le Leibniz Institute DSMZ – German Collection de micro-organismes et de cultures cellulaires, ainsi que le Centre allemand de recherche sur les infections (DZIF) Expertise à cette étude.

Fourni par Helmholtz Center for Infection Research