Dans une étude récente publiée dans la revue Science Immunology, des scientifiques de l'Université de Stanford, aux États-Unis, ont révélé que la présence de cellules T CD8+ contre les épitopes conservés des coronavirus saisonniers est associée à la maladie à coronavirus bénin 2019 (COVID-19). Ces cellules immunitaires présentent un phénotype à mémoire et offrent une protection contre les maladies graves.
Arrière-plan
Le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), l'agent pathogène responsable du COVID-19, provoque une grande variété de manifestations cliniques, allant d'une infection asymptomatique à une pneumonie grave mettant la vie en danger, une défaillance multiviscérale et la mort.
La majorité des vaccins qui ont été développés pour contrôler la pandémie visent principalement à induire des anticorps neutralisants contre la protéine de pointe du SRAS-CoV-2. Cependant, des études portant sur l'efficacité du vaccin ont montré une intensité et une durabilité diverses des réponses immunitaires induites par le vaccin dans la population générale. Cela met en évidence la nécessité d'étudier l'implication de l'immunité à médiation par les cellules T dans l'infection par le SRAS-CoV-2.
Chez l'homme, la majorité des cellules T expriment des récepteurs de cellules T µβ pour reconnaître un peptide particulier qui est attaché à la molécule du complexe majeur d'histocompatibilité (CMH) sur les cellules cibles. Le récepteur des cellules T forme un complexe transitoire avec le peptide monomère - molécule MHC (pMHC). En raison de cette faible interaction, il est devenu difficile de détecter des récepteurs de cellules T de faible affinité.
Pour surmonter cette difficulté, les scientifiques de la présente étude ont développé un site de biotinylation sur la maxi-ferritine pour créer un échafaudage de nanoparticules de 24 sous-unités pour l'affichage multivalent de pMHC. Dans cette plate-forme améliorée, chaque « sphéromère » de maxi-ferritine affiche 12 pMHC, ce qui facilite la détection et la coloration plus efficacement d'une large gamme de récepteurs de cellules T spécifiques de l'antigène.
Pour développer un échafaudage stable, ils ont dérivé de la ferritine de l'anaérobie archéen hyperthermophile Pyrococcus furiosus. Les principaux avantages de la plate-forme de coloration « sphéromère » comprennent une production sans effort, une faible variabilité entre les lots en raison de la conjugaison spécifique au site des molécules pMHC et la compatibilité avec les molécules pMHC et autres réactifs actuellement disponibles.
À l'aide de cette plate-forme, ils ont étudié ex vivo la réponse des lymphocytes T CD8+ spécifique au SRAS-CoV-2.
Remarques importantes
Une caractérisation approfondie de la plate-forme de coloration des cellules T a révélé que le sphéromère se lie aux cellules T restreintes au CMH de classe I et de classe II avec une avidité et une spécificité élevées. De plus, il a fourni un meilleur rapport signal/bruit et a détecté une grande variété de répertoires de récepteurs de cellules T spécifiques de l'antigène.
La caractérisation du sphéromère a été réalisée en utilisant des antigènes majeurs du virus de la grippe (épitope M1) et du cytomégalovirus humain (épitope pp65). Plus précisément, la plate-forme sphéromère a été comparée à la plate-forme pMHC-tétramère conventionnelle, dans laquelle quatre molécules pMHC sont conjuguées à la streptavidine.
La coloration de cellules T CD8+ saines issues de donneurs a révélé que pour les épitopes M1 et pp65, le sphéromère détectait des fréquences significativement plus élevées de cellules T CD8+ que le tétramère. De plus, le séquençage apparié de pair-TCR de cellules T CD8+ sphéromères a révélé que le sphéromère détectait efficacement un répertoire de récepteurs de cellules T beaucoup plus diversifié que le tétramère.
La spécificité des séquences de récepteurs de cellules T dérivées de sphéromères a été déterminée par un algorithme qui regroupe les récepteurs de cellules T avec une spécificité antigénique similaire. Les résultats ont révélé que le sphéromère a une spécificité élevée pour les cellules T restreintes par les molécules du CMH de classe I et II. D'autres expériences avec des lignées de lymphocytes T exprimant des récepteurs de lymphocytes T restreints au MHC-I ou au MHC-II ont révélé que les récepteurs de lymphocytes T détectés par les sphéromères se lient à leurs molécules pMHC apparentées avec une affinité 30 fois inférieure. Cela met en évidence l'importance du sphéromère dans l'identification des cellules T spécifiques de l'antigène de faible affinité.
Détection de la réponse des lymphocytes T dans l'infection par le SRAS-CoV-2
Selon la littérature disponible, plus de 50 % des cellules T spécifiques d'un épitope viral présentent un phénotype mémoire, qui à son tour est en corrélation significative avec la protection contre des infections virales particulières.
Pour évaluer l'immunité à médiation par les lymphocytes T dans l'infection par le SRAS-CoV-2, les fréquences des lymphocytes T CD8+ ont été déterminées par rapport à un ensemble d'épitopes du SRAS-CoV-2 chez les individus non exposés et les patients COVID-19. Chez les individus non exposés, une fréquence élevée de cellules T CD8+ a été observée contre quelques épitopes du SRAS-CoV-2. Plus précisément, une fréquence plus élevée de cellules T CD8+ a été observée contre les épitopes conservés dans les coronavirus humains communs causant le rhume que contre les épitopes uniques du SRAS-CoV-2. De plus, la plupart de ces cellules T présentaient un phénotype mémoire.
L'analyse de la fréquence des lymphocytes T CD8+ contre les épitopes du SRAS-CoV-2 chez les patients COVID-19 a révélé une réponse des lymphocytes T significativement plus élevée aux épitopes conservés chez les patients atteints de COVID-19 léger. En revanche, les patients atteints de COVID-19 sévère ont présenté une réponse des lymphocytes T plus élevée aux épitopes spécifiques du SRAS-CoV-2.
Prises ensemble, ces observations indiquent qu'une exposition antérieure à des coronavirus saisonniers conduit à la génération de cellules mémoire CD8+ T spécifiques des épitopes conservés. Au cours de l'infection par le SRAS-CoV-2, un recrutement préférentiel de ces cellules T mémoire offre une protection contre le COVID-19 sévère.
