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Des chercheurs découvrent un nouveau mode de détection de l’infection par coronavirus par le système immunitaire

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Dans une étude récente publiée sur bioRxiv*, des chercheurs des États-Unis ont démontré que la protéase principale (Mpro) des coronavirus (CoVs) active les réponses inflammasomes de l’hôte.

L’immunité déclenchée par les effecteurs (ETI) est une stratégie de défense des hôtes dans laquelle des capteurs innés reconnaissent les agents pathogènes, et un sous-ensemble de capteurs ETI chez les eucaryotes forment des inflammasomes. Les inflammasomes sont de grands complexes immunitaires à l’intérieur des cellules qui activent les caspases pro-inflammatoires, principalement la caspase 1 (CASP1), pour déclencher la signalisation inflammatoire et la mort cellulaire pyroptotique.

Chez l’homme, des capteurs formant des inflammasomes tels que le membre 8 de la famille du domaine de recrutement des caspases (CARD8) détectent l’activité des protéases virales. CARD8 contient un N-terminal désordonné et un domaine de fonction à trouver (FIIND) et C-terminal CARD. L’autoclivage du FIIND donne lieu à un capteur bipartite, où l’extrémité N-terminale agit comme un fil-piège pour les protéases virales.

Etude : Détection spécifique de l'hôte des coronavirus et picornavirus par l'inflammasome CARD8. Crédit image : Kateryna Kon / ShutterstockÉtude : Détection spécifique de l’hôte des coronavirus et picornavirus par l’inflammasome CARD8. Crédit image : Kateryna Kon / Shutterstock

L’étude et les résultats

Dans la présente étude, les chercheurs ont évalué la détection des protéases virales par l’inflammasome CARD8. En utilisant une approche bioinformatique précédemment rapportée, les auteurs ont créé un modèle prédictif pour le Mpro [also known as 3-chymotrypsin-like protease (3CLpro)] de CoVs. Ils ont identifié deux protéines putatives Mpro dans l’extrémité N-terminale de la CARD8 humaine. L’isoforme CARD8 a été co-exprimée avec Mpro du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS)-CoV-2.

Un produit CARD8 de 34kDa a été détecté en présence du SARS-CoV-2 MproOn a prédit que ce produit résulte d’un clivage à Q37. Le site de clivage a été confirmé par la mutation du résidu au site (en Q37A), ce qui a éliminé le produit de 34 kDa après Mpro traitement. De façon intéressante, le mutant Q37A a généré une protéine cryptique Mpro-produit 37kDa dépendant, résultant du clivage à Q61. De plus, le mutant Q37A Q61A de CARD8 était insensible au clivage par le virus SARS-CoV-2 Mpro.

Transfection de cellules HEK293T avec CASP1, pro-interleukine-1-beta (pro-IL-1β) et Mpro a entraîné une transformation robuste de pro-IL-1β en IL-1 active.. L’activation de l’inflammmasome ne s’est pas produite dans CARD8 dans les cellules knock-out (KO). Plus loin, CARD8 Les cellules KO ont été complémentées avec CARD8 de type sauvage ou des mutants du site de clivage. La complémentation par CARD8 de type sauvage a sauvé Mpro-induite par l’activation de l’inflammasome. En revanche, le Mpro-a été réduite (avec le mutant Q37A) ou supprimée (avec le mutant Q37A Q61A) dans le système d’information sur la santé (SIS). CARD8 cellules KO.

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De plus, ils ont testé si les protéases d’autres CoVs pertinents clivent également CARD8. À cette fin, ils ont cloné Mpros d’autres CoVs tels que le CoV humain (HCoV)-229E, HCoV-NL63, HCoV-HKU1, SARS-CoV, Middle-East respiratory syndrome (MERS)-CoV, et le virus de l’hépatite murine (MHV). Toutes les protéases testées ont clivé et activé CARD8 d’une manière spécifique au site. De plus, la lignée cellulaire THP-1 a été infectée par HCoV-229E pour évaluer les conséquences de l’activation de l’inflammasome CARD8.

L’infection par HCoV-229E a entraîné de manière significative la libération d’IL-1β et la mort cellulaire des cellules de type sauvage, mais pas celle de la lignée THP-1. CARD8 KO. Les cellules de type sauvage ou CARD8-La lignée cellulaire THP-1 KO a été modifiée pour exprimer l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) et la protéase transmembranaire, sérine 2 (TMPRSS2), et infectée par le SRAS-CoV-2. La mort cellulaire et la libération d’IL-1β étaient évidentes dans les cellules de type sauvage exprimant l’ACE2 et la TMPRSS2, mais pas dans les cellules KO.

Ensuite, l’équipe de recherche a cherché à savoir si l’inflammasome CARD8 servait d’agent Mpro capteur en Rousettus aegyptiacus (une espèce de mégabat). Le mégabat CARD8 manque de Q37 et Q61 et n’a pas été clivé par le Mpro du SARS-CoV-2. UN TEVpro a été inséré dans l’extrémité N-terminale du mégabat CARD8 pour déterminer si une dégradation fonctionnelle pouvait l’activer. TEVpro Le clivage de la CARD8 modifiée a entraîné l’activation de l’inflammasome. D’autres études ont révélé que le SARS-CoV-2 Mpro n’a pas réussi à activer et, au contraire, a antagonisé l’action de TEVproà l’activation de la chauve-souris CARD8. De même, tous les autres Mpros empêché TEVproà l’activation de l’inflammasome CARD8 du chauve-souris.

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Les chercheurs ont analysé les polymorphismes mononucléotidiques (SNP) non synonymes de CARD8 au sein de la population humaine. Ils ont trouvé de multiples SNP à haute fréquence, dont un variant S39P résidant en position P2′ dans le site de clivage protéolytique qui était présent dans plus de 20% des échantillons africains et afro-américains. Le variant P39 de CARD8 a montré une sensibilité réduite au clivage et à l’activation par les Mpros de CoV.

Enfin, l’équipe a cherché à savoir si le variant CARD8 P39 affectait la reconnaissance d’autres agents pathogènes. La proline P2′ dans le site de clivage était préférée par la protéase 3C des entérovirus (3Cpro) modèle de prédiction. Les essais de clivage avec 3Cpro du rhinovirus humain (HRV), un picornavirus, a révélé que le clivage de CARD8 à Q37 était plus prononcé pour le variant P39. De plus, l’activation de l’inflammasome par le HRV 3Cpro était presque absente dans HEK293T CARD8 KO, complétées par CARD8 S39 mais robustes lorsqu’elles sont complétées par CARD8 P39. L’équipe a également observé que les variations de CARD8 affectaient le clivage par 3Cpros d’autres picornavirus.

Conclusions

Dans l’ensemble, l’étude a démontré que CARD8 est un capteur immunitaire inné polymorphe et rapidement évolutif de l’infection par des virus à ARN positif. Le fait que l’infection par le SRAS-CoV-2 provoque l’activation de l’inflammasome CARD8 dans les cellules THP-1 souligne le rôle des inflammasomes dans la maladie grave à coronavirus 2019 (COVID-19), ce qui suggère que l’inflammasome CARD8 dans les macrophages/monocytes contribue à l’inflammation chez les patients COVID-19.

*Avis important

bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et qui, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique/le comportement en matière de santé ou être traités comme des informations établies.