Une nouvelle étude menée par des scientifiques de l’Institut La Jolla d’immunologie (LJI) donne aux chercheurs un guide pour neutraliser le virus Lassa en utilisant un trio d’anticorps rares isolés de survivants de l’infection par le virus Lassa.
Le virus Lassa est un virus mortel endémique à l’Afrique de l’Ouest, où il est principalement propagé par les rongeurs. Le virus provoque la fièvre de Lassa, une maladie qui frappe jusqu’à 300 000 personnes chaque année et commence généralement par des symptômes pseudo-grippaux, mais peut entraîner une maladie grave, la mort et des symptômes durables, tels que la surdité. Pour les femmes enceintes, le virus Lassa est particulièrement dangereux : près de 90 % des infections pendant la grossesse sont mortelles.
Les scientifiques du LJI peuvent maintenant montrer exactement comment un cocktail de trois anticorps humains peut bloquer une infection virale. Ces anticorps pourraient s’avérer utiles dans les prochains essais cliniques pour les thérapies Lassa, et l’équipe LJI prévoit d’utiliser sa nouvelle carte de la glycoprotéine de surface du virus Lassa pour concevoir un vaccin indispensable.
« Nous savons maintenant où agissent ces trois anticorps thérapeutiques et comment exactement ils agissent », explique Kathryn Hastie, Ph.D., instructrice LJI et directrice du Antibody Discovery Center de LJI.
Les conclusions ont été publiées dans Science Médecine translationnelle en couverture le 26 octobre 2022. La recherche a été dirigée par le laboratoire Saphire du LJI, y compris l’instructeur Haoyang Li, Ph.D., Hastie et le professeur Erica Ollmann Saphire, Ph.D., en collaboration avec Luis Branco, Ph. .D., de Zalgen Labs LLC.
Le pouvoir des anticorps neutralisants
En 2017, Hastie et ses collègues du Saphire Lab (alors de Scripps Research) ont publié les toutes premières images structurelles de la glycoprotéine du virus Lassa. Lassa utilise des glycoprotéines pour pénétrer dans les cellules hôtes et initier l’infection. La structure de la glycoprotéine de Hastie a donné aux chercheurs une idée de ce à quoi ils étaient confrontés.
La percée de Hastie est survenue alors que les chercheurs recherchaient les rares anticorps humains capables de percer les défenses de Lassa. L’espoir était que les chercheurs exploitent ces anticorps neutralisants pour développer des thérapeutiques ou des vaccins contre la fièvre de Lassa.
Cet espoir est devenu réalité lorsque des partenaires de recherche de l’Université de Tulane et de Zalgen Labs LLC ont isolé un groupe prometteur d’anticorps anti-Lassa à partir du sang de survivants de la fièvre de Lassa. Des collaborateurs de la branche médicale de l’Université du Texas ont ensuite testé un cocktail de trois anticorps neutralisants chez des primates non humains. Cette thérapie par anticorps, appelée Arevirumab-3, s’est avérée efficace à 100 % dans le traitement de la fièvre de Lassa, même chez les animaux atteints d’une maladie avancée.
“Ce fut une découverte révolutionnaire”, déclare Saphire. “Le dogme était que les anticorps ne protégeraient pas contre le virus Lassa.”
Quand est venu le temps de tester le cocktail dans des essais cliniques humains, les chercheurs ont été confrontés à un problème. La Food and Drug Administration des États-Unis n’était pas prête à lancer des essais cliniques tant que les chercheurs n’auraient pas découvert le mécanisme qui rendait la thérapie si efficace. Comment exactement ces anticorps neutralisants ont-ils ciblé la glycoprotéine du virus Lassa et prévenu l’infection ?
Pour répondre à cette question, les chercheurs avaient besoin d’une carte plus détaillée de la glycoprotéine de Lassa. La structure originale de la glycoprotéine de Hastie nécessitait une ingénierie moléculaire compliquée pour fournir une stabilité suffisante pour l’imagerie. Sa structure a donné aux scientifiques un aperçu critique de la glycoprotéine de Lassa, mais pas une image complète. De plus, certains des anticorps thérapeutiques prometteurs ne pouvaient pas reconnaître cette version ou toute autre version de la glycoprotéine de Lassa modifiée. Les chercheurs devaient isoler une cible de glycoprotéine naturelle pour une enquête plus approfondie.
Heureusement, le Saphire Lab disposait des outils et de l’expertise nécessaires pour révéler ces détails moléculaires. Li a dirigé l’effort de production d’une glycoprotéine de Lassa “native”. Grâce aux progrès de la production de protéines et à trois années de persévérance, la version de Li de la glycoprotéine était une copie de la vraie chose et pouvait être reconnue par les trois anticorps utilisés dans Arevirumab-3. Li a ensuite utilisé une technique appelée analyse de particules uniques par cryo-microscopie électronique pour imager la glycoprotéine native avec les trois anticorps.
“L’ingéniosité et le travail acharné de Haoyang nous ont permis de voir les structures que nous ne pouvions pas voir auparavant.” dit Hastie.
Une nouvelle carte des cibles du virus Lassa
Sur la base des structures à haute résolution et de plusieurs tests fonctionnels, l’équipe a révélé exactement comment les trois anticorps utilisés dans Arevirumab-3 neutralisent le virus de Lassa.
Rencontrez les anticorps neutralisants : 8.9F, 12.1F et 37.2D.
Hastie a été étonné de voir comment l’anticorps 8.9F se lie au sommet de la structure de la glycoprotéine. Cette zone de la glycoprotéine est l’endroit où trois molécules (appelées protomères) se rejoignent pour former un “trimère”, une sorte de trèfle torsadé, comme le décrit Hastie. Lassa utiliserait normalement cette région de la glycoprotéine pour se lier aux récepteurs des cellules hôtes, mais la structure de Li montre comment un seul 8,9F saute et se lie simultanément aux trois protomères pour bloquer l’infection.
“La structure est vraiment une belle illumination de la façon dont cet anticorps imite essentiellement le récepteur de l’hôte pour empêcher le récepteur de la glycoprotéine de se lier”, déclare Hastie. “C’est une structure absolument magnifique à voir.”
Pendant ce temps, l’anticorps neutralisant appelé 12.1F se lie à un seul protomère dans le trimère à trois côtés. Heureusement, tout traitement aurait de nombreuses copies de 12.1F. Se déplaçant en équipe de trois, chaque anticorps 12.1F peut se lier à un protomère pour aider à neutraliser le virus.
Dans le même temps, des copies de l’anticorps 37.2D ciblent le virus Lassa en se liant d’une manière qui ancre les protomères adjacents ensemble. Cette activité d’anticorps est un énorme problème pour Lassa, car le virus doit ouvrir son trimère (où les protomères se rejoignent) pour infecter les cellules hôtes. Avec 37.2D sur les lieux, sa machinerie d’entrée est verrouillée, incapable de fonctionner.
“Lassa a une autre astuce. Il se protège en utilisant une épaisse couche de molécules de glucides humaines – comme un loup déguisé en mouton”, explique Saphire, “les structures de Haoyang montrent clairement comment ces puissants anticorps protecteurs violent ou même utilisent les glucides pour cibler et neutraliser le virus.”
“Les résultats comblent une lacune critique dans la recherche sur le virus Lassa et pourraient ouvrir la voie à l’Arevirumab-3 pour passer aux essais cliniques.” dit Branco, qui dirigera l’équipe Zalgen pour effectuer les futurs essais cliniques.
Naviguer dans les points faibles de Lassa
Avec cette nouvelle étude, les chercheurs disposent d’un guide pour mieux cibler trois points faibles de Lassa (appelés épitopes). Deux de ces épitopes critiques n’avaient jamais été cartographiés auparavant.
En fait, rien que cette année, le Saphire Lab a publié trois articles sur les anticorps neutralisants anti-Lassa (dont cet article). Les deux autres enquêtes ont été publiées dans Rapports de cellule (Enriquez et al Cell Reports 2022; PMID : 3561358) et mBio (Buck et al mBio 2022; PMID : 35730904).
“Ce corpus de travaux propose désormais la toute première carte d’épitopes complets, révélant chaque cible vulnérable de la glycoprotéine de Lassa.” dit Saphir.
“Nous avons maintenant une idée très claire de la surface de l’épitope neutralisant et des exigences requises sur la glycoprotéine pour la liaison et la reconnaissance de quiconque”, ajoute Hastie.
Li et Hastie utilisent la nouvelle carte d’épitopes de glycoprotéines pour guider la conception de vaccins. Ils espèrent qu’un futur vaccin pourrait inciter les personnes à risque à fabriquer elles-mêmes des anticorps neutralisants.
Cette étude a été soutenue par les National Institutes of Health (subventions U19 AI142790, R01 AI141251, R01 AI132223, R01 AI132244, R21 AI145374-03) et une bourse de mobilité postdoctorale précoce du Fonds national suisse (P2EZP3_195680).
