Les données épidémiologiques du moment disent que : le SARS-CoV-2 est présent dans plus de 200 pays du monde, environ 113 millions de personnes sont tombées malades avec COVID-19 dans le monde (février 2021) et, parmi elles, pas de 2,5 millions décédés.
Le SRAS-CoV-2 est un virus qui affecte principalement les voies respiratoires, provoquant des symptômes tels que toux, rhume, fièvre et, dans les cas graves, des difficultés respiratoires ; parfois, cependant, il peut également induire une inflammation systémique, provoquant une septicémie, une insuffisance cardiaque et un dysfonctionnement de plusieurs organes.
L'infection par le SRAS-CoV-2 est particulièrement dangereuse pour les personnes de plus de 60 ans, pour les personnes atteintes de maladies chroniques (ex : diabète, maladie coronarienne) et pour les personnes sous thérapie avec des médicaments dépresseurs du système immunitaire (ex : chimiothérapie, immunosuppresseurs).
Cet article vise à analyser la structure, le génome et les protéines du SRAS-CoV-2, et à fournir des informations fondamentales liées à la pathogenèse du virus.
Pour plus d'informations : SARS-CoV-2 : comment reconnaître les premiers symptômes et que faire , le SARS-CoV-2 est un virus à ARN simple brin positif avec péricapside (ou enveloppe).
La péricapside est une sorte d'enveloppe placée autour de la capside de certains virus ; il est composé de phospholipides et de glycoprotéines.
Le SARS-CoV-2 possède un génome de 29 881 bases azotées, qui code pour 9 860 acides aminés.
Ce génome est divisé en gènes pour les protéines structurelles et en gènes pour les protéines non structurelles.
Les gènes de la protéine structurelle codent pour la protéine de pointe (en abrégé S), la protéine de la péricapside (en abrégé E, de l'enveloppe), la protéine membranaire (en abrégé M) et la protéine de la nucléocapside (en abrégé N).
Comme son nom l'indique, les protéines structurelles se combinent pour former la structure du SARS-CoV-2.
Les gènes des protéines non structurelles, en revanche, codent pour des protéines, telles que la protéase similaire à la 3-chymotrypsine, la protéase similaire à la papaïne ou l'ARN polymérase ARN-dépendante, dont les fonctions régulent et dirigent les processus de réplication. assemblage de virus.
Vous trouverez ci-dessous une description des protéines structurelles individuelles, en mettant l'accent sur la protéine S, et des protéines non structurelles.
Saviez-vous que...
Le SARS-CoV-2 partage environ 82 % de son génome avec les coronavirus SARS-CoV (responsable du SRAS) et MERS-CoV (responsable du syndrome respiratoire du Moyen-Orient).
Pour en savoir plus : Coronavirus : qu'est-ce que c'est ? l'apparition d'une couronne (d'où le terme "Coronavirus").
La protéine de pointe pèse 180-200 kDa (lire kiloDalton) et est composée de 1 273 acides aminés.
Spike est composé de deux principaux composants d'acides aminés, appelés sous-unités S1 (14-685) et sous-unités S2 (686-1.273):
- La sous-unité S1 héberge une séquence d'acides aminés connue sous le nom de RBD (acronyme anglais de "Domaine de liaison du récepteur", c'est-à-dire le domaine de liaison au récepteur), qui est essentiel pour lier le virus aux cellules de l'hôte (c'est-à-dire l'être humain).
- La sous-unité S2, quant à elle, est le siège de séquences d'acides aminés (peptide de fusion, HR1, HR2, domaine transmembranaire et domaine cytoplasmique), dont la fonction finale est de favoriser la fusion et l'entrée du virus dans les cellules hôtes.
Dans son état natif (c'est-à-dire lorsque le virus n'infecte personne), la protéine de pointe se présente sous la forme d'un précurseur inactif. Cependant, lorsque le virus rencontre un organisme potentiel à infecter, il passe immédiatement à une forme active : les protéases des cellules cibles déclenchent le processus d'activation (c'est donc l'hôte lui-même qui l'active !), qui « casse » « le pointe et forme les sous-unités S1 et S2.
Comment fonctionne la protéine de pointe SARS-CoV-2
Le fonctionnement de la protéine de pointe SARS-CoV-2 est complexe ; l'article en question vise à le simplifier au maximum, afin qu'il puisse être compris par les lecteurs.
La protéine de pointe est essentielle pour initier le processus d'infection de l'hôte ; en d'autres termes, c'est l'arme que le nouveau coronavirus utilise pour provoquer l'infection connue sous le nom de COVID-19.
Le processus d'infection induit par les pointes peut être divisé en deux étapes :
- La liaison à la cellule hôte. C'est la phase dans laquelle le virus attaque et se lie aux cellules de l'organisme qu'il va ensuite infecter.
- La fusion de la membrane virale (essentiellement du virus) avec la membrane de la cellule hôte. C'est la phase qui permet au virus de pénétrer dans les cellules de l'organisme attaqué et d'y diffuser son génome.
Liaison aux cellules hôtes
La protéine de pointe se lie aux cellules hôtes via la séquence RBD de la sous-unité S1.
Des études scientifiques ont observé que la séquence RBD se lie aux cellules hôtes au moyen d'une « interaction avec le récepteur ACE2 placé à la surface de la membrane plasmique des cellules elles-mêmes.
L'ACE2 est une enzyme et est homologue à l'ACE, la protéine responsable de la conversion de l'angiotensine 1-9.
Chez l'homme, l'ACE2 se trouve principalement à la surface de la membrane plasmique des cellules d'organes tels que les poumons, les intestins, le cœur et les reins.
Une fois que la sous-unité S1 est liée à ACE2, la protéine S commence à changer de conformation ; cet événement sert à favoriser la phase de fusion et l'entrée du virus dans la cellule hôte.
La liaison à l'ACE2 et le changement conformationnel qui en résulte sont deux aspects fondamentaux pour la réalisation du vaccin contre le SARS-CoV-2 et pour comprendre les mécanismes d'antigénicité et de réponse immunitaire mis en œuvre par l'hôte.
Cependant, il y a un problème qui doit être considéré : des mutations dans la sous-unité S1 et, en particulier dans la séquence RBD, pourraient changer la façon dont le changement conformationnel se développe ; par conséquent, cela pourrait affecter les caractéristiques antigéniques et l'efficacité des vaccins (pour apprendre plus sur le sujet, nous vous recommandons de lire l'article dédié aux variantes du SARS-CoV-2).
Fusion de cellules hôtes
La protéine de pointe fusionne le virus à la cellule hôte par l'intermédiaire des séquences d'acides aminés de la sous-unité S2.
Le processus de fusion virale a lieu sur la vague du changement de conformation de la protéine S induit par la liaison entre le RBD et le récepteur hôte ACE2 : le changement de conformation du pic rapproche en effet la membrane virale de la membrane plasmique de la cellule hôte. , jusqu'à l'interaction, jusqu'à la fusion entre membranes et, enfin, jusqu'à l'incorporation du virus infectant.
Une fois que le génome viral est à l'intérieur de la cellule hôte, le virus commence sa réplication et le processus d'infection peut être considéré comme terminé.
Pour plus d'informations : Spike Protein Mutations : Variantes SARS-CoV-2 mature, avec son acide nucléique (ADN ou ARN) enfermé dans une capsule protéique, appelée capside.Les études à cet égard ont montré que la protéine E du SRAS-CoV-2 est une viroporine, qui, une fois dans la cellule hôte, va se localiser sur la membrane de l'appareil de Golgi et du réticulum endoplasmique, pour faciliter l'assemblage et la libération. de virions.
Une viroporine est une protéine virale qui agit comme un canal membranaire dans les cellules de l'hôte.
La protéine E du SARS-CoV-2 est très similaire à celle du SARS-CoV, bien qu'elle présente quelques différences par rapport à celle du MERS-CoV.
virales, appelées protéases et produites précocement par le virus ; ces protéases se chargent de "couper" les polyprotéines en des points précis, afin de donner naissance aux protéines non structurales uniques.
La stratégie des polyprotéines (dont sont dérivées des protéines plus petites) est très courante parmi les virus.
Il est intéressant de souligner qu'avant le travail de découpe, les protéines encore incluses dans les polyprotéines sont inactives, non fonctionnelles ; elles ne deviennent fonctionnelles qu'après l'intervention des protéases et leur clivage vis-à-vis des grandes chaînes d'acides aminés.
La fonction principale des protéines non structurelles du SRAS-CoV-2 est de s'occuper de la transcription et de la réplication de l'ARN viral.
Cependant, il convient de noter que ces protéines sont également impliquées dans la pathogenèse virale.
Protéase SARS-CoV-2
Deux protéines non structurelles fondamentales pour le SARS-CoV-2 sont, sans aucun doute, les protéases qui s'occupent de "couper" les polyprotéines et de former les protéines utiles pour la transcription et la réplication de l'ARN viral.
Ces protéases sont appelées protéases de type 3-chymotrypsine (en abrégé 3CLpro) et protéases de type papaïne (en abrégé PLpro).
Considérant que les protéines qu'elles engendrent servent ensuite à propager l'infection chez l'hôte, les protéases en question représentent une cible pharmacologique intéressante.
ARN ARN polymérase dépendante
L'ARN polymérase dépendante de l'ARN est la protéine non structurale du SRAS-CoV-2 essentielle à la réplication du génome viral destiné aux nouveaux virions.
Cette protéine non structurale représenterait également une cible pharmacologique intéressante.
de l'hôte et les exploite pour traduire son propre génome en ARN et créer les protéines nécessaires à la réplication du même matériel génétique et à l'assemblage de nouveaux virions.Sur la base de ce qui précède, un rôle clé dans la transcription et la réplication de l'ARN viral appartient aux protéines non structurelles.
Avec la transcription et la réplication du génome viral, le SRAS-CoV-2 commence à se propager dans l'hôte, déclenchant la véritable maladie infectieuse.
Dans cette phase, le virus agit sur l'organisme hôte à la fois avec une activité cytocide (c'est-à-dire qui tue les cellules) et avec des mécanismes à médiation immunitaire.
En ce qui concerne l'activité cytocide, les preuves suggèrent que le SRAS-CoV-2 induit l'apoptose (mort cellulaire) et la lyse cellulaire ; plus précisément, il est apparu que le virus produit des syncytia au sein de la cellule infectée et provoque une rupture cellulaire. , après réplication.
En ce qui concerne les mécanismes à médiation immunitaire, la recherche a montré que le SRAS-CoV-2 implique à la fois les systèmes immunitaires innés et adaptatifs (anticorps et lymphocytes T).
Pourquoi le SARS-CoV-2 est-il plus infectieux que le coronavirus du SRAS ?
Le SARS-CoV, le coronavirus responsable du SRAS, envahit également les cellules hôtes en exploitant l'interaction entre le RBD et le récepteur ACE2 présent sur les cellules des voies respiratoires.
Cependant, il existe une différence importante entre ce type de liaison et celui mis en place par le SARS-CoV-2 : la séquence RBD du Coronavirus responsable du COVID-19 a beaucoup plus d'affinité pour l'ACE2 et s'y lie beaucoup plus efficacement. , résultant beaucoup plus efficace dans le processus d'invasion des cellules hôtes.
Des études scientifiques à cet égard ont montré que la différence d'interaction décrite ci-dessus est due à une composition différente en acides aminés entre le RBD du SARS-CoV et le RBD du SARS-CoV-2 ; en particulier, il existe deux régions d'acides aminés avec des différences importantes.
Cette différence d'affinité explique plusieurs aspects :
- La raison pour laquelle le SARS-CoV-2 a un R0 plus élevé que le SARS-CoV ;
- La raison pour laquelle les médicaments et les vaccins qui ciblaient la séquence RBD du SRAS-CoV et semblaient être efficaces ne conviennent pas contre le SARS-CoV-2.
Qu'est-ce que R0 ?
Également appelé « nombre de reproduction de base », R0 représente le nombre moyen d'infections secondaires produites par chaque individu infecté dans une population pleinement sensible (c'est-à-dire jamais en contact avec le nouveau pathogène émergent).
Ce paramètre mesure la transmissibilité potentielle d'une maladie infectieuse.
Les cytokines pro-inflammatoires résultent de l'activité de certaines cellules du système immunitaire.
Dans des conditions normales, ils servent à réguler la réponse immunitaire, l'inflammation et l'hématopoïèse.
De plus, des données cliniques et d'autres recherches ont montré que la surproduction de cytokines pro-inflammatoires observée en présence d'une infection sévère par le SRAS-CoV-2 peut se propager à d'autres organes (par exemple le cœur), les provoquant un dysfonctionnement et affecter la coagulation processus, induisant la formation de thrombus.
Lorsque le SRAS-CoV-2 déclenche une surproduction extensive de cytokines pro-inflammatoires, les experts appellent le phénomène « syndrome de tempête de cytokines ».
