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"Résumé des preuves que le SRAS-CoV-2 a émergé d’un laboratoire de Wuhan, en Chine : des chercheurs attirent l’attention sur les dangers posés par les laboratoires de biosécurité et par les recherches sur le ’gain de fonction’" par GMWatch

Traduction et compléments de Jacques Hallard

mardi 5 mai 2020, par GMWatch


ISIAS Biologie

Résumé des preuves que le SRAS-CoV-2 a émergé d’un laboratoire de Wuhan, en Chine : des chercheurs attirent l’attention sur les dangers posés par les laboratoires de biosécurité et par les recherches sur le ’gain de fonction’

Ajout de compléments sur l’évolution dirigée des protéines (3 Prix Nobel) et une analyse éthique des recherches sur les gains de fonction en biotechnologie

L’article d’origine a été publié le 03 mai 2020 par GMWatch sous le titre « Summary of evidence that SARS-CoV-2 emerged from a laboratory in Wuhan, China  » et il est consultable ur ce site : https://www.gmwatch.org/en/news/latest-news/19390-summary-of-evidence-that-sars-cov-2-emerged-from-a-laboratory-in-wuhan-china

Laboratory analysis

Un excellent résumé des preuves suggérant que le virus responsable de la pandémie de COVID-19 pourrait provenir d’un laboratoire de Wuhan, en Chine, a été publié par ’un groupe anonyme de chercheurs’ qui prétendent « ne pas être affiliés à une entreprise, à un État-nation, ou à une organisation ».

Référence : Evidence SARS-CoV-2 Emerged From a Biological Laboratory in Wuhan, China Published April 16, 2020. Updated May 2, 2020. Auteurs – « Nous sommes un groupe anonyme de chercheurs. Nous ne sommes affiliés à aucune entreprise, État-nation ou organisation. Nous ne recevons aucun financement d’aucune source, publique ou privée. Nous désavouons tout racisme et toute attaque violente, y compris ceux qui visent des Asiatiques ou des Chinois, et nous continuerons de les désavouer tout au long de ce document. Nous ne faisons pas cela parce que nous détestons la Chine, mais parce que nous aimons la vérité. Une version antérieure de ce document nous s’appelait ’Projet E.P.S.T.E.I.N.’ (Preuve étayant vraisemblablement les théories expliquant la naturalité de l’infection). Il était destiné à être un ‘backronym’ humoristique. Après avoir reçu les commentaires de plusieurs lecteurs, nous avons décidé de changer notre nom en ’Project E’ (Evidence) pour éviter les connotations négatives avec les théories du complot. Nous maintenons que ce document est toujours étayé par les meilleures preuves que nous avons pu localiser. Les auteurs de ce document ne déclarent aucun conflit d’intérêts... ».

Traduction du document diffusé par GMWatch

Le document de référence
se concentre sur des preuves impliquant deux coupables potentiels : le Centre de Wuhan pour le contrôle et la prévention des maladies (CDC) et l’Institut de virologie de Wuhan (WIV). Les deux sont connus pour avoir travaillé sur des coronavirus des chauves-souris qui sont étroitement liés au SRAS-CoV-2.

Les auteurs écrivent : « Le but de ce document est d’examiner les preuves qui peuvent prouver que (1) le virus SARS-CoV-2 était présent dans un laboratoire de biotechnologie de Wuhan, en Chine, et (2) que le virus SARS-CoV-2 a été introduit dans la grande population de Wuhan par un travailleur de laboratoire ou par un animal infecté. À partir de ce moment, ces allégations seront appelées revendications 1 et 2.

« Ce document n’essaie pas de fournir une conclusion concrète sur la véracité factuelle de l’une ou l’autre allégation. Il examine plutôt la probabilité que chaque allégation soit vraie pour permettre au lecteur de tirer ses propres conclusions. Bien qu’aucune des allégations ne puisse être prouvée irrévocablement comme vraie, une tentative a été faite pour garantir que les preuves utilisées pour étayer ces allégations soient aussi factuelles que possible ».

Les auteurs ne déclarent ni n’impliquent que le virus ait été délibérément conçu comme une arme biologique ou libéré, disséminé en tant que tel. Ils tiennent également à prendre leurs distances avec un sentiment antichinois qui est exprimé dans certains secteurs des médias autour de l’hypothèse de fuite du laboratoire, qualifiant cette tendance de « raciste ».

Le document présente cependant des preuves convaincantes que le virus aurait pu être le produit d’études de ’gain de fonction’ en laboratoire.

[Voir nos compléments sur la notion de ’gain de fonction’ en annexe].

Les études de gain de fonction visent à rendre les virus pathogènes plus virulents ou plus facilement transmissibles. Ils sont souvent réalisés pour le développement de vaccins ou de thérapies, ou pour des raisons de ’biodéfense’. Les auteurs déclarent que l’un de leurs objectifs est de ’mieux faire connaître au niveau mondial les risques posés par les laboratoires de biotechnologie, en particulier pour des recherches et des études de gain de fonction et la localisation proximale de ceux-ci dans les zones urbaines.

Ces types d’études suscitent de plus en plus de critiques de la part des scientifiques et d’autres personnalités depuis plusieurs années, en raison de leur capacité à provoquer des fuites de pathogènes dangereux.

Ce nouveau document est largement fourni et rédigé de manière professionnelle, ce qui permet au profane de comprendre facilement les arguments avancés. Il fait clairement partie d’une enquête en cours, car les auteurs publient périodiquement des avis sur les lacunes dans les preuves et demandent aux lecteurs de fournir des preuves supplémentaires.

Nous publions la conclusion du nouveau document ci-dessous, car elle résume bien les arguments - mais lisez le document complet à l’URL d’origine pour voir toutes les preuves avancées et toutes les sources citées.

Evidence SARS-CoV-2 emerged from a biological laboratory in Wuhan, China (Des preuves que le SRAS-CoV-2 a émergé d’un laboratoire biologique à Wuhan, en Chine) - Published April 16, 2020. Updated May 2, 2020 - https://project-evidence.github.io/

Conclusion

Jusqu’à présent, nous avons présenté chacune de nos revendications dans le vide. Regroupons-les maintenant.

À un moment donné, à la fin de 2019, de nombreuses personnes qui ont visité le marché des fruits de mer de Wuhan sont tombées malades en raison d’une nouvelle maladie. À ce jour, l’origine de cette maladie en question est inconnue.

Ce marché est situé à moins de 15 km de l’Institut de virologie de Wuhan, de l’Académie chinoise des sciences, qui est concerné par les ponts suivants :

* Collaboration avec les autorités françaises pour construire son laboratoire BSL-4, mais la société avait l’intention d’inspecter ses normes de sécurité renflouées par le projet et les scientifiques français qui étaient censés y travailler, n’y ont jamais été envoyés.

* Développement de coronavirus chimériques de type SRAS

* A mené une recherche « dangereuse » de gain de fonction sur le virus du SRAS-CoV-1

* A établi une correspondance de 96,2% avec le SRAS-CoV-2 et un virus qu’ils ont échantillonné dans une grotte à plus de 1000 miles de Wuhan

* Des porcelets vivants injectés avec des coronavirus de chauve-souris aussi récemment qu’en juillet 2019 : papier 5, papier 7, papier 8

* Testé ses procédures de désinfection avec un coronavirus de chauve-souris

* Publication d’un article sur un proche descendant de SARS-CoV-1, MERS-CoV, en novembre 2019

* Échantillons de chauves-souris collectés avec un EPI incorrect même après qu’un mordu ait été attaqué

[EPI - Selon Wikipédia, « Un équipement de protection individuelle (EPI, de l’anglais PPE) protège un individu contre un risque donné, et selon l’activité qu’il sera amené à exercer. D’une manière générale, l’ensemble du corps peut et doit être protégé. Il s’agit généralement d’un vêtement professionnel. La notion d’équipement de protection individuelle s’entend par opposition aux équipements de protection collective (EPC). Une paire de bouchons d’oreille est un EPI contre le bruit, un capot insonorisant sur une machine est un EPC, par exemple… » - Article complet sur ce site : https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89quipement_de_protection_individuelle ].

Suite …

* Embauchait des chercheurs pour travailler sur les coronavirus de chauve-souris en novembre 2019

* Le Département d’État des États-Unis a affirmé que sa « sécurité était insuffisante »

* Suppression d’un communiqué de presse détaillant une visite du Département d’État américain

* N’a pas fourni de preuve concrète qu’un de leurs anciens chercheurs est toujours en vie, malgré les rumeurs sur les réseaux sociaux chinois selon lesquelles il serait le ’Patient Zero’, malgré le fait qu’un de leurs autres chercheurs de haut niveau soit sorti et ait juré que le virus n’avait rien à voir avec son laboratoire

* Un chercheur a accusé le directeur de l’Institut de vendre des animaux de laboratoire infectés à des vendeurs sur Weibo (avec des photos d’elle-même et de son ID d’employé incluses) ; après, elle a prétendu avoir été « piratée »

* Le personnel a été formé par un scientifique sino-canadien au seul laboratoire BSL-4 du Canada qui fait maintenant l’objet d’une enquête de la GRC depuis près d’un an à la suite d’un envoi d’Ebola et de Henipahvirus de ce laboratoire à un laboratoire basé en Chine.

Le marché (des animaux vivants) est également situé à moins de 5 km du ‘Wuhan Center for Disease Control’, qui :

* A été en fait déjà accusé d’être à l’origine de l’épidémie d’un article universitaire maintenant retiré d’un éminent universitaire chinois de l’Université de Chine, basé dans le Sud de la Chine

* Avoir une fois gardé des chauves-souris ‘en fer à cheval’, un réservoir connu de SARS-CoV-1, dans ses laboratoires

* Avoir une fois effectué de la chirurgie sur des animaux vivants dans ses laboratoires

* Avoir eu un chercheur qui a été mis en quarantaine à deux reprises ; une fois en contact avec du sang de chauve-souris après avoir été « attaqué » et une autre fois où il a été pour uriner dans une grotte alors qu’il ne portait pas une protection individuelle inadéquate

Examens également les actions de la Chine avant et après le déclenchement de la pandémie Covid-19 :

* Si le virus du SRAS-CoV-1 s’est échappé d’un laboratoire de Pékin, à deux reprises.

* Des familles indemnisées après que 27 étudiants aient été infectés par la bactérie Brucella lors d’un cours d’anatomie en 2011

* Étudie actuellement une épidémie de Brucella similaire parmi ’plus de 100 étudiants et membres du personnel’ en décembre 2019

* Une publication des directives de biosécurité pour « corriger les failles de gestion chroniques dans les laboratoires travaillant sur les virus »

* Arrêté en janvier 2020 l’une personne qualifiée de « meilleur académicien » pour vente illégale d’animaux de laboratoire et de « lait expérimental »

* Des professionnels médicaux locaux censurés alors qu’ils ont tenté de signaler l’épidémie

* Ordre donné aux laboratoires locaux de destruction de tous les échantillons du nouveau virus

* Avoir retenu, conservé le génome du virus près d’une semaine après son séquençage

* Insistance continue sur l’absence de transmission interhumaine

* Lancement de la plus grande quarantaine nationale de l’histoire humaine après l’échec du confinement imposé

* Avoir publié une ordonnance interdisant la publication non autorisée de tout matériel universitaire lié au SRAS-CoV-2

* Avoir autorisé un porte-parole du Parti à accuser l’armée américaine ayant amené intentionnellement le SRAS-CoV-2 à Wuhan

* Continuer de refuser une enquête indépendante sur les origines de l’épidémie et un menacé l’Australie de boycotteur s’ils enquêtaient

Toujours en janvier 2020, le Département de la justice des États-Unis a arrêté deux ressortissants chinois et le président du ’Département de chimie et de biologie chimique de l’Université de Harvard’ pour avoir prétendument reçu des paiements illégaux de la Chine, ’agissant en tant qu’agent d’un gouvernement étranger’ et ’tentative de contrebande de 21 flacons de recherche biologique en Chine’.

Retour au marché : le Wuhan Seafood Market n’avait même pas de chauves-souris à vendre, et la plupart des espèces de chauves-souris de Wuhan hibernaient au moment de l’épidémie. Il a été signalé que 34% des cas n’avaient aucun contact avec le marché et « aucun lien épidémiologique n’a été trouvé entre le premier patient et les cas ultérieurs ».

Si un animal infecté était bien le coupable, pourquoi n’a-t-il pas infecté une seule personne en dehors du marché ? Il n’aurait pas pu être infecté au marché, car il n’y avait pas de chauves-souris pouvant servir de source d’infection. Alors, où étaient toutes les personnes infectées à l’extérieur de Wuhan au moment où le SRAS-CoV-2 a commencé à se propager sur le marché ?

Nous espérons que ce document abordera adéquatement chaque réclamation revendication avec les preuves disponibles et remplira sa responsabilité secondaire de vous informer sur la sécurité concernant les laboratoires de biotechnologie. À ce jour, nous espérons que vous comprendrez que ces affirmations ne sont pas impossibles elles sont en fait plus que probables.

Nous ne serons peut-être jamais certains de la vérité. Ce dont nous sommes certains, cependant, c’est que ces allégations ne doivent pas être écartées, et bien plus de recherches doivent être effectuées pour réfuter l’une ou l’autre. Notre travail doit se poursuivre dans la mesure où il touche en fait toutes les populations et les communautés mondiales.

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GMWatch : Anti-biotech ’news hub’ goal is to ’remove all GMO crops ...

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Compléments sélectionnés par Jacques Hallard


L’évolution dirigée des protéines - Directed evolution of proteins - Philippe Minard* - Institute for Integrative Biology of the Cell (I2BC), CEA, CNRS, Univ. Paris‑Sud, Université Paris‑Saclay, 91198, Gif‑sur‑Yvette Cedex, France - philippe.minard@i2bc.paris-saclay.fr – Online 18/02/2019
- Med Sci (Paris) 2019 ; 35 : 169–175

Résumé

Le prix Nobel de chimie a été décerné le 3 octobre 2018 pour moitié à Frances H. Arnold (California Institute of technology, Pasadena, États-Unis) et pour l’autre moitié conjointement à Georges P. Smith (University of Missouri, Columbia, États-Unis) et Sir Greg P. Winter (Medical Research Council et Laboratory of molecular Biology, Cambridge, Royaume-Uni). Ces trois chercheurs ont joué un rôle déterminant dans la genèse puis le développement d’un ensemble d’approches originales que l’on regroupe aujourd’hui sous l’expression « évolution dirigée des protéines ».

Article publié sous les conditions définies par la licence Creative Commons Attribution License CC-BY (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0), qui autorise sans restrictions l’utilisation, la diffusion, et la reproduction sur quelque support que ce soit, sous réserve de citation correcte de la publication originale.

https://www.medecinesciences.org/ar...

Vignettes (Photos III. Niklas Elmehed. © Nobel Media).


Les débuts de l’ingénierie des protéines

Pour situer le contexte de ces découvertes, il faut rappeler que la science des protéines avait connu au début des années 1980 une révolution méthodologique, grâce à l’introduction des méthodes de mutagenèse dirigée. Les protéines, ces objets complexes à l’organisation très sophistiquée, pouvaient enfin être décortiquées. On pouvait modifier leur séquence à loisir afin d’évaluer expérimentalement le rôle d’acides aminés particuliers dans le mécanisme réactionnel d’une enzyme, ou le processus de repliement des protéines. Si on parlait alors « d’ingénierie des protéines », les travaux de cette première époque étaient en réalité surtout des travaux de « dissection » ou de « démontage » moléculaire. Changer un résidu d’un site actif et voir que l’enzyme ne fonctionne alors plus, c’était certes un résultat intéressant mais, assez souvent, on se doutait un peu que le résultat serait celui-là…


Contourner les limites de la conception rationnelle pour mimer l’évolution

Dans ingénierie, il y a aussi l’idée de construire… Et là, il est vite apparu que le problème était beaucoup plus délicat : les essais de modifications de séquence destinés à construire (par exemple, créer un site différent de reconnaissance dans un anticorps), ou à augmenter l’activité catalytique d’une enzyme étaient le plus souvent des échecs. Il a fallu se rendre à l’évidence : nos connaissances théoriques et nos outils de modélisation reliant la séquence d’une protéine à sa structure, à son repliement et à sa stabilité étaient en général bien trop primitifs pour permettre d’atteindre ce type d’objectifs. Pourtant, à l’évidence, l’évolution naturelle était bien parvenue, elle, à créer des milliers de sites actifs, de protéines stables, d’anticorps spécifiques !

Les contributions de ces trois chercheurs et de leur équipes ont permis de démontrer que mettre ses pas dans les traces de l’évolution naturelle en reconstituant expérimentalement en laboratoire des processus d’évolution pouvait être un moyen très général et très efficace pour parvenir à créer des peptides ou des protéines aux propriétés nouvelles et utiles, alors même que leur conception rationnelle était impossible par des approches reposant sur la modélisation ou la dynamique moléculaire.


Frances Arnold : l’évolution dirigée des enzymes

L’un des premiers défis que les travaux de Frances Arnold ont relevé a été d’améliorer la thermostabilité ou encore la stabilité des enzymes en présence de solvants organiques de façon à permettre leur utilisation dans des procédés utilisables en chimie [
1]. C’est un aspect important pour permettre une utilisation plus générale des enzymes en synthèse organique dans des conditions où la fragilité des enzymes et leur sensibilité aux solvants posent problème. D’autres types de questions abordées visaient à augmenter l’activité d’un enzyme vis-à-vis de substrats non naturels ou encore à améliorer son ‘énantio-sélectivité’.

Ce sont sur ces problèmes que la stratégie utilisée dans beaucoup des travaux ultérieurs de Frances Arnold a été d’abord éprouvée. La méthode utilisée consistait à modifier la séquence génétique codant la protéine à améliorer afin de créer des collections (ou banques) de variants de cette séquence aléatoirement mutés. Il existe des méthodes bien établies pour créer des populations de gènes variants, la plus courante étant l’utilisation de PCR (polymerase chain reaction) mutagène. On exprime alors ces gènes mutés dans des microorganismes, puis on teste l’activité de quelques milliers (ou plus si possible) d’entre elles, prises au hasard dans la banque. Cela suppose, et c’est une des exigences majeures de la méthode, d’être en mesure d’évaluer la propriété à améliorer : par exemple, l’activité d’une enzyme en présence de solvant, parmi des milliers de clones différents, de façon à identifier les quelques séquences les plus performantes.

Il s’agit donc, pour résumer, d’associer un processus générateur de variété moléculaire à un processus de sélection de variants qui sont les plus adaptés. En cela la méthode utilisée est très similaire au processus qui préside à l’évolution naturelle. Mais la propriété qu’il s’agit de faire évoluer, par exemple l’activité en présence de solvant, peut être très éloignée des pressions de sélection ayant opéré au cours de l’évolution naturelle. C’est en ce sens que l’on regroupe ces études sous l’expression « évolution dirigée ». Il faut toutefois souligner que si l’expérimentateur décide des règles du jeu évolutif en définissant un crible, il est essentiel que les propriétés les plus pertinentes pour les applications ultérieures de la protéine évoluée soient prises en compte. Ainsi, une enzyme que l’on fait évoluer pour être très active avec un substrat modèle ne le sera peut-être pas autant si on l’utilise ultérieurement avec un autre substrat plus proche de la réalité du fonctionnement de cette enzyme, ou si on la fait fonctionner dans des conditions très différentes de celles qui ont présidé à sa sélection. La règle d’or implicite à tous les travaux d’évolution dirigée est donc : « You get what you select for »1 !

Les améliorations observées à l’issue d’un cycle de mutation/sélection sont le plus souvent assez limitées, mais le processus peut être répété plusieurs fois, successivement, de sorte que les variants obtenus après plusieurs cycles d’évolution cumulent des mutations aux effets favorables. Il est également possible de tester de nouvelles combinaisons de mutations, en recombinant entre eux les gènes améliorés de première génération. Une méthode dite de brassage de gènes (DNA shuffling), développée par W. Stemmer en 1994, a eu de ce point de vue un rôle important. L’idée est de fragmenter une série de gènes issus d’un premier cycle d’évolution sélection, ce qui revient à isoler sur des petits fragments les mutations portées par ces gènes. Il s’agit ensuite de réassembler les fragments sélectionnés pour reconstituer des gènes entiers, de sorte qu’un grand nombre de nouvelles combinaisons de mutations puisse être ainsi obtenu. On observe que l’effet bénéfique de mutations indépendantes, par exemple pour améliorer la stabilité d’une protéine, sont souvent cumulatifs si bien qu’explorer de nouvelles combinaisons de mutations présélectionnées est un moyen très efficace pour obtenir des améliorations importantes de la propriété qu’il s’agit de faire évoluer.

Les contributions de Frances Arnold ont porté sur tous ces aspects : elles ont permis notamment d’élaborer de nouvelles méthodes de création de diversité génétique, ou de décrire des méthodes de cribles astucieuses d’activités enzymatiques améliorées. Mais l’essentiel de son activité a été consacré à l’évolution dirigée de nouvelles activités catalytiques chez des enzymes [
2]. Il s’agit toujours de partir d’un enzyme naturel, souvent un cytochrome P450 ou une hémoprotéine, et de le faire évoluer pour qu’il catalyse une réaction nouvelle. Il apparaît en effet que créer un biocatalyseur nouveau à partir d’une protéine complétement dépourvue d’activité est le plus souvent inefficace. En revanche, les travaux de Frances Arnold ont contribué à montrer qu’il est fréquemment possible de réorienter, par évolution dirigée, le spectre d’activité d’un enzyme naturel en exaltant fortement une de ses activités secondaires, ou potentielles. Tout l’art est d’imaginer, à partir d’une connaissance détaillée du mécanisme d’enzymes existantes, quelles activités potentiellement nouvelles pourraient être recherchées, par exemple en modifiant le substrat ou les conditions d’utilisation. Cette approche est aussi retrouvée lors de l’évolution naturelle : il est considéré en effet comme probable que nombre d’enzymes soient apparus naturellement, non pas à partir de protéines précurseurs dénuées complètement d’activité, mais plutôt par spécialisation progressive de précurseurs ayant une activité catalytique primitive, éventuellement faible, ou relativement non spécifique (catalytic promiscuity). Des enzymes catalysant des réactions pour lesquelles il n’existe pas d’enzymes connus ont pu être ainsi développés en appliquant des pressions de sélection dans des conditions jamais rencontrées au cours de l’évolution naturelle. Par exemple, il a été possible de faire évoluer un cytochrome P450 catalysant la cyclopropanation des alcènes par transfert de carbène ou, plus récemment, des enzymes susceptibles de créer de nouvelles liaisons de type carbone-silicium ou carbone-bore, pour lesquels il n’existe pas d’équivalents biologiques [2].

Les enzymes améliorés, ou aux activités nouvelles, qui sont ainsi obtenus comportent un petit nombre de mutations par rapport à la séquence de départ et, étonnamment, ces mutations ne sont en général pas regroupées dans une région critique de l’enzyme mais sont au contraire distribuées sur l’ensemble de la structure. Il est fréquent que les mécanismes par lesquels ces mutations améliorent l’activité recherchée restent difficiles à rationaliser, même a posteriori lorsque leurs positions dans la structure tridimensionnelle sont connues.

Le travail de Frances Arnold s’accompagne d’une réflexion sur le parallèle entre les processus d’évolutions naturelle et dirigée [
3]. Tous deux peuvent être assimilés à une marche adaptative dans l’espace des séquences, ou encore à une trajectoire évolutive sur un paysage adaptatif (fitness landscape). Les résultats suggèrent globalement qu’une amélioration progressive et continue des performances est souvent possible mais qu’il est essentiel de choisir un bon point de départ et de disposer d’un crible efficace pour tester un grand nombre de séquences. Il est également essentiel de veiller à ce que la structure tridimensionnelle de la protéine conserve, tout au long de sa trajectoire évolutive, une stabilité suffisante lui permettant de former sa structure tridimensionnelle. Une déstabilisation importante conduit le plus souvent à une impasse évolutive.

La contribution de Frances Arnold au développement de l’évolution dirigée des protéines est remarquable, d’abord par son caractère pionnier. Elle a entrepris ses premiers travaux à une période où l’intuition commune était plutôt de considérer les enzymes comme ayant atteint une sorte de perfection au fil des millions d’années d’évolution. Il était donc assez audacieux de consacrer sa carrière à prétendre les améliorer. Cela l’était encore davantage d’y parvenir en adoptant des approches non calculatoires, que certains appelaient de la « conception irrationnelle » !

C’est également une carrière remarquable par sa constante productivité au plus haut niveau sur plus de 30 ans, qui est désormais aussi récompensée. S’il existe d’autres grands noms dans ce domaine, par exemple W. Stemmer ou D. Hilvert, il est certain que le nom de Frances Arnold vient immédiatement à l’esprit lorsque l’on songe à l’application de ces méthodes d’évolution artificielles aux enzymes.


Georges Smith : créateur de l’exposition sur phage ou l’essor des méthodes de biologie combinatoire

C’est pour sa contribution décisive à l’invention et au développement de l’exposition sur phage (ou phage display) que Georges Smith a été distingué. Cette méthode demeure, 30 ans après son invention, la méthode de loin la plus utilisée lorsqu’il s’agit de sélectionner un peptide ou une protéine capable d’interagir spécifiquement avec une cible (en général une protéine) et cela sans qu’aucune information a priori, en particulier structurale, ne soit requise.

Georges Smith a lui-même raconté dans plusieurs interviews la genèse de cette découverte. Les préoccupations initiales qui l’ont conduit à s’intéresser aux phages n’avaient en fait rien à voir avec l’évolution dirigée. Il s’intéressait aux bactériophages filamenteux, des virus infectant la bactérie Escherichia coli, par exemple le phage M13, simplement parce qu’ils contiennent de l’ADN simple brin et qu’ainsi, insérer un gène dans un de ces phages était une façon simple et efficace d’obtenir ce gène sous forme simple brin, ce qui était utile pour certaines analyses. Mais, il a alors réalisé que si un segment d’ADN codant une protéine (appelons-la X) quelconque est inséré de telle façon que celui-ci soit fusionné avec un des gènes du bactériophage codant une protéine particulière du phage appelée pIII, impliquée dans sa liaison à la bactérie, cela conduisait à ce que la protéine X soit exprimée, qu’elle demeure liée à la particule virale, sans que la viabilité du phage n’en soit affectée. La protéine étant exprimée à la surface du phage, elle peut être reconnue par un anticorps spécifique. Mais la caractéristique singulière d’un tel objet est que, en capturant la protéine, on capture aussi le virion sur lequel la protéine X est exprimée, et que ce virion contient l’information génétique codant cette protéine. G. Smith a alors réalisé que cette méthode permettrait de capturer efficacement, au sein d’une population contenant des millions de phages exposant des séquences quelconques, les très rares phages présentant une protéine particulière, dès lors que l’on dispose d’un anticorps spécifique de cette protéine. Le cœur de l’idée est ainsi de relier, physiquement, une protéine pouvant interagir avec la séquence d’ADN qui la code. Ce lien entre un objet ayant une capacité d’interaction et son gène permettait ainsi de trier des évènements de très basse fréquence (une séquence protéique ayant le pouvoir de se fixer sur une cible déterminée parmi un milliard, qui ne se fixent pas), puis de les amplifier considérablement, grâce à l’information génétique qu’ils contiennent simplement (par exemple, en infectant des bactéries avec ces phages).

C’est donc pour ses applications en tant que méthode de clonage, et pas pour ses applications actuelles, que la version initiale du phage display a été publiée dans la revue Science pour la première fois en 1985 [
4]. Georges Smith raconte qu’il n’avait alors absolument pas conscience du potentiel de sa méthode et qu’il n’a franchi l’étape conceptuelle suivante qu’au cours d’une discussion informelle avec deux collègues chimistes rencontrés à la suite d’un séminaire qu’il avait été invité à donner. Ces chimistes lui décrivirent les bibliothèques de peptides synthétiques, composée d’une série de fragments chevauchant provenant de la séquence d’une protéine et utilisées alors pour identifier l’épitope d’un anticorps monoclonal. Une idée surgit lors de cette discussion : si on clonait devant la protéine du phage des séquences d’oligonucléotides codant 7 acides aminés complètement aléatoires, on pourrait réaliser une bibliothèque qui exposerait tous les peptides possibles et donc avoir ainsi une sorte de librairie équivalente aux bibliothèques de peptides. Mais une telle bibliothèque serait universelle au sens où elle pourrait servir à identifier les épitopes séquentiels (linéaires) de n’importe quel anticorps monoclonal, ou même de n’importe quelle protéine. Le saut conceptuel franchi à cette occasion est de remplacer dans la procédure de phage display ce qui était jusqu’alors des fragments d’ADN issus d’une banque génomique, donc de l’information biologique, par du pur hasard chimique sous forme de séquences d’oligonucléotides complétement aléatoires obtenues par chimie combinatoire. George Smith a rapidement testé l’idée puis constitué une banque de peptides aléatoires sur phages et montré qu’il était ainsi possible de sélectionner des peptides capables de se fixer sur un anticorps choisi a priori  ; ce travail a été publié dans Science en 1990 [
5]. Il a diffusé très librement la bibliothèque qu’il avait créée, sans barrière liée à son éventuelle application commerciale et cette diffusion ouverte a certainement contribué à l’adoption rapide de cette technologie, le phage display étant une technique relativement simple dès lors qu’on dispose d’une bibliothèque de qualité. Depuis, d’autres bibliothèques de peptides sur phage comportant diverses améliorations ont été créées et commercialisées. Elles permettent d’identifier rapidement les motifs peptidiques reconnus par un anticorps ou par toute autre protéine.

Les chercheurs issus des sciences des matériaux et des nanosciences ont eu l’idée de rechercher par phage display des peptides qui pourraient reconnaître des matériaux non biologiques, telles que des surfaces de semi-conducteurs, des nanoparticules métalliques, des polymères, des nanotubes de carbones, etc. Pour pratiquement tous les matériaux pour lesquels cela a été exploré, il a été possible de sélectionner des peptides susceptibles d’interagir spécifiquement… Comme pour les activités enzymatiques explorées par Frances Arnold, le message important de ces travaux est que ce n’est pas parce qu’une fonction n’existe pas dans la sphère biologique qu’elle est impossible à créer artificiellement ! Si on reconstitue un jeu évolutif avec les pressions de sélection qui n’existent pas dans la nature, on trouve des solutions qui n’avaient pas encore été explorées.

Bien qu’initialement réservées à l’exploration de peptides relativement courts (7 ou 12 acides aminés), les méthodes de phage display ont été assez rapidement améliorées de façon à être aussi utilisables avec des protéines, tout d’abord avec des anticorps. Mais la méthode a été appliquée avec succès à d’autres protéines utilisées comme ossatures de reconnaissance. On constitue pour cela une bibliothèque de protéines dont une partie de la surface est rendue hypervariable, puis on sélectionne par phage display à partir d’une bibliothèque les interacteurs spécifiques d’une cible choisie. Il est ainsi aujourd’hui possible de produire en quelques semaines une protéine artificielle se fixant sur n’importe quelle cible protéique avec une affinité et une spécificité élevée [
6,
7]. Ces protéines artificielles spécifiques n’ont pas les inconvénients des architectures des anticorps : elles sont très stables, peu sensibles à l’agrégation, capables de se replier même en milieu réducteur, et constituent des outils très utiles pour des applications très diverses en biotechnologie (biosenseurs, outils d’interférence par protéine, chaperones de cristallisation, etc.).

D’autres méthodes de tri moléculaire adoptant le même principe que le phage display mais selon des modalités différentes ont été plus récemment développées. Les plus utilisées sont l’exposition sur ribosome ou ribosome display, dont l’efficacité a été démontrée en particulier par le groupe d’A. Plückthun (université de Zurich) [
8], et le yeast display, ou exposition sur levure, développée par le groupe de D. Wittrup (au Massachusetts Institute of Technology à Boston) [
9]. Par rapport au phage display, les sélections par ribosome display ont pour avantage de permettre de réaliser des sélections sur des bibliothèques encore plus diverses (typiquement de 1011 à 1012 séquences, soit 2 à 3 ordres de grandeur au-dessus de ce qu’il est possible d’obtenir sur phage, ce qui augmente les chances de trouver un interacteur de très haute affinité). Les méthodes d’exposition sur levure reposent sur le tri par cytométrie de flux de cellules individuelles. Si elles ne permettent pas d’explorer des bibliothèques aussi diverses que par phage ou ribosome display, elles permettent un tri quantitatif et un réglage fin du seuil de sélection et sont de ce fait particulièrement bien adaptées aux processus de maturation d’affinité par exemple lorsqu’il s’agit d’améliorer l’affinité ou la spécificité d’un anticorps existant.

Georges Smith est donc l’inventeur d’une méthode profondément innovante, aux applications nombreuses et aux prolongements très féconds.


Sir Greg Winter : un pionnier de l’ingénierie des protéines et de l’ingénierie des anticorps

Greg Winter a été distingué pour avoir développé l’application des méthodes d’exposition sur phage pour générer des anticorps humains spécifiques d’une cible choisie. De tels anticorps sont actuellement d’une grande importance pour leurs applications en thérapeutique.

Mais si c’est bien là une de ses contributions importantes, c’est un grand nom de l’ingénierie des protéines qui vient d’être récompensé. Greg Winter est à l’origine de plusieurs autres contributions pionnières, et son nom était revenu régulièrement depuis plusieurs années, comme possible Nobelisable. Dès le début des années 1980, Greg Winter a, parmi les tout premiers, perçu l’importance des méthodes de mutagénèse dirigée appliquée à l’étude des protéines. Ce sont les développements apportés dans son équipe qui ont permis les premières applications de la mutagénèse aux protéines. Il était déjà associé aux travaux à fort retentissement publiés sur ce sujet par l’équipe d’A. Ferscht au début des années 1980. Il s’est ensuite intéressé de près à l’ingénierie des anticorps. On rappelle que c’est dans son institution que G. Koehler et C. Milstein avaient inventé en 1975 les anticorps monoclonaux produits par les hybridomes, ce qui avait complétement bouleversé l’immunologie et plus généralement toute la biologie. Pourtant, même si l’application en thérapeutique humaine des anticorps issus d’hybridomes a été un temps envisagée, il est vite apparu que l’injection répétée d’anticorps de souris à un sujet humain déclenchait une réponse immunitaire anti-anticorps… Greg Winter s’est attaqué à ce problème avec les outils nouveaux de l’ingénierie des protéines. Il a en particulier montré qu’il était possible de transférer sur l’ossature d’un anticorps humain, les régions qui déterminent la complémentarité (ou CDR) d’un anticorps monoclonal de rongeur, et que cela permettait de transférer la spécificité de reconnaissance de cet anticorps et ainsi d’obtenir un anticorps « humanisé » [
10,
11].

Lorsque les méthodes de phage display ont été publiées par G. Smith, il est vite apparu que si on parvenait à étendre ce principe à des banques d’anticorps, on pourrait alors sélectionner très efficacement des anticorps se fixant sur n’importe quelle cible. Le problème était de parvenir à exprimer des anticorps dans des bactéries, ce qui paraissait difficile de par la forte propension à l’agrégation de ces protéines et leur dépendance aux ponts disulfures. Mais l’équipe d’A. Plückthun, alors à Harvard, venait de publier une approche permettant d’exprimer efficacement des fragments d’anticorps fonctionnels dans le périplasme des bactéries.

Une compétition intense entre plusieurs grands centres de recherche, en particulier entre l’équipe de Greg Winter (Université de Cambridge, Royaume-Uni) et l’équipe de Richard Lerner (Scripps Clinic, La Jolla, États-Unis) s’est alors engagée. Le groupe de G. Winter est parvenu le premier à publier dans Nature, fin 1990 [
12], qu’il était possible d’exprimer un fragment d’anticorps sur un phage, puis de l’isoler très efficacement parmi des millions d’autres en le capturant par fixation sur son antigène. Les travaux suivants ont permis de montrer qu’il était possible d’amplifier par PCR, à partir d’un échantillon de sang périphérique, les fragments variables d’anticorps, soit d’un animal immunisé, soit même d’un sujet humain, puis de reconstituer un répertoire très divers d’anticorps exprimés à la surface de bactériophage. Il était également possible de recréer des banques d’anticorps semi-synthétiques, ou même entièrement synthétiques, en reconstituant des gènes à partir d’oligonucléotides dégénérés aux positions hypervariables. Cela ouvrait la voie à la génération de fragments d’anticorps complétement humains de spécificité choisie [
13]. Ces innovations ont été protégées par des brevets qui ont alors permis à G. Winter d’être associé à la création d’une compagnie (la société Cambridge Antibody Technology, CAT) qui a développé des anticorps issus de phage display pour des applications thérapeutiques. Cette compagnie a notamment isolé par cette technologie un blockbuster, l’adalimumab commercialisé par Abott puis Abbvie sous le nom de Humira. Cet anticorps, dirigé contre le tumor necrosis factor a (TNFa), a été utilisé pour traiter de très nombreux malades atteints de pathologies inflammatoires sévères. Il a atteint des chiffres de vente tout à fait exceptionnels (en 2016, plus de 16 milliards de dollars, soit le plus haut chiffre d’affaire annuel jamais réalisé par l’industrie pharmaceutique, toutes catégories de molécules confondues !).

On comprend que, sans l’ingénierie des protéines, aucun des anticorps qui sont actuellement utilisés en thérapeutique humaine avec le succès que l’on sait n’aurait pu être développé, et les contributions de Greg Winter aux innovations ayant permis ces développements ont été considérables.


Épilogue : et depuis… quoi de neuf ?

Les prix Nobel sont souvent attribués de longues années après que les travaux qui les motivent aient été publiés. Cela permet sans doute au comité Nobel d’avoir le recul pour voir au-delà de l’écume et des enthousiasmes d’un moment et ne retenir que des contributions réellement fécondes. Mais la description qui en est faite ci-dessus peut donner l’impression, fausse, que les choses n’ont guère évolué depuis le milieu des années 1990.

L’un des axes de recherche actuellement très actif vise à réaliser des expériences d’évolution dirigée rapidement et sur des populations très larges, et la meilleure solution pour cela pourrait bien être de travailler dans des micro-compartiments ou micro-gouttes réalisées par microfluidique. L’idée est que, plus il est possible d’examiner des collections larges de variants mutés, plus les chances de détecter des améliorations importantes augmentent. Et plutôt que de réaliser des tests dans des tubes ou des plaques multi-puits, on peut réduire considérablement le volume des échantillons analysés et augmenter leur nombre en travaillant dans ces microcompartiments produits en microfluidique. Les difficultés technologiques de ces approches restent nombreuses, mais leur potentiel est évident pour l’évolution d’enzymes où les méthodes de tri fondées sur l’activité ne permettent pas actuellement, en général, de tester des populations très vastes.

Une autre révolution scientifique dans un domaine proche, en cours depuis environ 10 ans, est le développement spectaculaire des méthodes de conception rationnelle de protéines in silico ou protein design. Le développement d’outils de modélisation moléculaire nouveaux et réellement adaptés à la conception de protéines nouvelles a permis de parvenir à des réalisations concrètes qui étaient complètement hors d’atteinte des approches classiques de modélisation. Ces méthodes ont, par exemple, permis de concevoir de nombreux nouveaux types de structure tertiaire stable, des architectures quaternaires de géométrie contrôlée, un peu comme des capsides virales, des protéines comportant des sites de fixation pour des zones précises de protéines cibles. Il s’agit encore de champs frontières : peu d’équipes sont actuellement capables de telles réalisations. Il est toutefois intéressant de noter que l’équipe qui est, de très loin, la plus en avance dans ce domaine (D. Baker, université de Washington, Seattle, États-Unis) utilise très souvent en parallèle des approches de design pur, des cribles de sélection typiques des approches d’évolution dirigée pour détecter au milieu de nombreuses protéines issues du design celles ayant les caractéristiques recherchées. Les progrès dans ce domaine auront, en réalité ont déjà, un impact tel que ce n’est pas prendre un grand risque que de citer le nom de David Baker comme celui de quelqu’un à qui on songe forcément comme l’un des probables lauréats du Nobel pour les années futures.


Liens d’intérêt - L’auteur déclare n’avoir aucun lien d’intérêt concernant les données publiées dans cet article.


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Figure 1.Les méthodes développées par Frances Arnold permettent de reconstituer en laboratoire les processus d’évolution et de les appliquer à l’amélioration des propriétés d’enzymes. Le schéma général est de partir d’une protéine naturelle que l’on souhaite faire évoluer. Le gène « sauvage » (A) de cette protéine va être aléatoirement muté, par exemple par PCR (polymerase chain reaction) mutagène (B), cloné dans un vecteur d’expression, puis intégré dans des microorganismes. La population résultante (C) comportera un grand nombre de variants de la protéine d’origine. Un sous-ensemble de ces variants pourra être échantillonné dans des cultures individuelles (D) puis l’activité de l’enzyme produit par chacun de ces clones sera évaluée, par exemple par mesure de la variation d’absorbance ou de fluorescence (E) produite par l’activité de l’enzyme. Si l’on classe les variants selon leur performance relative (l’enzyme de départ a une activité relative de 1), on observe typiquement qu’une fraction importante des variants (entourés en rouge) comporte des mutations dont l’effet est défavorable mais qu’également une fraction, souvent plus faible (entourés en vert), comporte des mutations qui améliorent l’activité mesurée (F). Si ces améliorations sont faibles, elles peuvent être cumulées entre elles, si bien qu’après plusieurs cycles d’évolution, les améliorations obtenues peuvent être importantes.

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Figure 2.L’exposition sur phage ou phage display est une puissante méthode de sélection moléculaire inventée par George Smith puis appliquée aux anticorps par Greg Winter. L’idée est d’avoir une très vaste population (typiquement 1 milliard ou plus) de protéines ou de peptides différents exposés à la surface de bactériophages (A). Ces bactériophages sont mis en contact avec une molécule cible (la sphère rouge) fixée sur un support (B). Les très rares protéines dont la séquence leur permet d’interagir avec la cible sont retenues tandis que les autres sont éliminées. Les phages portant ces protéines peuvent être alors amplifiés (C, D), puis utilisés pour déterminer les séquences des protéines capables de reconnaître la cible (D), et produire ces protéines sous forme recombinante (E). La méthode originellement décrites pour sélectionner des séquences courtes (des peptides) a pu être ensuite transposée aux protéines. Le coeur de l’idée est de fusionner (F) le gène (en rouge) de la protéine à exposer avec le gène d’une des protéine du phage, la protéine PIII. Les phages alors produits présentent la protéine (rouge) à leur surface, ce qui permet de les trier ; la particule virale intègre le gène correspondant, ce qui permet de les amplifier.



Références


  • Kuchner O, Arnold FH. Directed evolution of enzyme catalysts. Trends Biotechnol 1997 ; 15 : 523–530. [CrossRef][PubMed][Google Scholar]

  • Arnold FH. Directed evolution : bringing new chemistry to life. Angew Chem Int Ed Engl 2018 ; 57 : 4143–4148. [CrossRef][PubMed][Google Scholar]

  • Romero PA, Arnold FH. Exploring protein fitness landscapes by directed evolution. Nat Rev Mol Cell Biol 2009 ; 10 : 866–876. [CrossRef][PubMed][Google Scholar]

  • Smith GP. Filamentous fusion phage : novel expression vectors that display cloned antigens on the virion surface. Science 1985 ; 228 : 1315–1317. [Google Scholar]

  • Scott JK, Smith GP. Searching for peptide ligands with an epitope library. Science 1990 ; 249 : 386–390. [Google Scholar]

  • Binz HK, Amstutz P, Pluckthun A. Engineering novel binding proteins from nonimmunoglobulin domains. Nat Biotechnol 2005 ; 23 : 1257–1268. [CrossRef][PubMed][Google Scholar]

  • Boersma YL, Pluckthun A. DARPins and other repeat protein scaffolds : advances in engineering and applications. Curr Opin Biotechnol 2011 ; 22 : 849–857. [Google Scholar]

  • Zahnd C, Amstutz P, Pluckthun A. Ribosome display : selecting and evolving proteins in vitro that specifically bind to a target. Nat Methods 2007 ; 4 : 269–279. [CrossRef][PubMed][Google Scholar]

  • Boder ET, Wittrup KD. Yeast surface display for directed evolution of protein expression, affinity, and stability. Methods Enzymol 2000 ; 328 : 430–444. [CrossRef][PubMed][Google Scholar]

  • Riechmann L, Clark M, Waldmann H, Winter G. Reshaping human antibodies for therapy. Nature 1988 ; 332 : 323–327. [CrossRef][PubMed][Google Scholar]

  • Verhoeyen M, Milstein C, Winter G. Reshaping human antibodies : grafting an antilysozyme activity. Science 1988 ; 239 : 1534–1536. [Google Scholar]

  • McCafferty J, Griffiths AD, Winter G, Chiswell DJ. Phage antibodies : filamentous phage displaying antibody variable domains. Nature 1990 ; 348 : 552–554. [CrossRef][PubMed][Google Scholar]

  • Winter G, Griffiths AD, Hawkins RE, Hoogenboom HR. Making antibodies by phage display technology. Annu Rev Immunol 1994 ; 12 : 433–455. [CrossRef][PubMed][Google Scholar]

    Liste des figures

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Figure 1.Les méthodes développées par Frances Arnold permettent de reconstituer en laboratoire les processus d’évolution et de les appliquer à l’amélioration des propriétés d’enzymes. Le schéma général est de partir d’une protéine naturelle que l’on souhaite faire évoluer. Le gène « sauvage » (A) de cette protéine va être aléatoirement muté, par exemple par PCR (polymerase chain reaction) mutagène (B), cloné dans un vecteur d’expression, puis intégré dans des microorganismes. La population résultante (C) comportera un grand nombre de variants de la protéine d’origine. Un sous-ensemble de ces variants pourra être échantillonné dans des cultures individuelles (D) puis l’activité de l’enzyme produit par chacun de ces clones sera évaluée, par exemple par mesure de la variation d’absorbance ou de fluorescence (E) produite par l’activité de l’enzyme. Si l’on classe les variants selon leur performance relative (l’enzyme de départ a une activité relative de 1), on observe typiquement qu’une fraction importante des variants (entourés en rouge) comporte des mutations dont l’effet est défavorable mais qu’également une fraction, souvent plus faible (entourés en vert), comporte des mutations qui améliorent l’activité mesurée (F). Si ces améliorations sont faibles, elles peuvent être cumulées entre elles, si bien qu’après plusieurs cycles d’évolution, les améliorations obtenues peuvent être importantes.
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Figure 2.L’exposition sur phage ou phage display est une puissante méthode de sélection moléculaire inventée par George Smith puis appliquée aux anticorps par Greg Winter. L’idée est d’avoir une très vaste population (typiquement 1 milliard ou plus) de protéines ou de peptides différents exposés à la surface de bactériophages (A). Ces bactériophages sont mis en contact avec une molécule cible (la sphère rouge) fixée sur un support (B). Les très rares protéines dont la séquence leur permet d’interagir avec la cible sont retenues tandis que les autres sont éliminées. Les phages portant ces protéines peuvent être alors amplifiés (C, D), puis utilisés pour déterminer les séquences des protéines capables de reconnaître la cible (D), et produire ces protéines sous forme recombinante (E). La méthode originellement décrites pour sélectionner des séquences courtes (des peptides) a pu être ensuite transposée aux protéines. Le coeur de l’idée est de fusionner (F) le gène (en rouge) de la protéine à exposer avec le gène d’une des protéine du phage, la protéine PIII. Les phages alors produits présentent la protéine (rouge) à leur surface, ce qui permet de les trier ; la particule virale intègre le gène correspondant, ce qui permet de les amplifier.
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Chief editor : Jean-Luc Teillaud - Deputy-chief editor : Thierry Jouault - Chief copy editor : François Flori - Associate editor : Jean-Pierre Hardelin - Editorial board - ISSN : 0767-0974 - eISSN : 1958-5381
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Recherche sur le gain de fonction : analyse éthique

Michael J. Selgelid, auteur correspondant - Informations sur l’auteur - Notes sur l’article - Informations sur le copyright et la licence – Cet article a été cité par d’autres articles dans PCM. Ethique Sci Eng. 2016 ; 22 (4) : 923–964. Publié en ligne le 8 août 2016 sous le titre Gain-of-Function Research : Ethical Analysis -. Doi : 10.1007 / s11948-016-9810-1 - PMCID : PMC4996883 - PMID : 27502512 – Traduction Jacques Hallard.

La recherche sur le gain de fonction (GOF en anglais) implique une expérimentation qui vise ou devrait (et / ou, peut-être, en fait) augmenter la transmissibilité et / ou la virulence des agents pathogènes.

Ces recherches, lorsqu’elles sont menées par des scientifiques responsables, visent généralement à améliorer la compréhension des agents pathogènes, leur interaction avec les hôtes humains et / ou leur potentiel de provoquer des pandémies. L’objectif ultime de ces recherches est de mieux informer les efforts de santé publique et de préparation et / ou le développement de contre-mesures médicales.

Malgré ces avantages potentiels importants, la recherche GOF (GOFR) peut poser des risques en matière de biosécurité et de biosécurité. En 2014, l’administration du président américain Barack Obama a appelé à une « pause » sur le financement (et les recherches pertinentes avec le financement actuel du gouvernement américain) des expériences GOF impliquant la grippe, le SRAS et les virus MERS en particulier. Avec l’annonce de cette pause, le gouvernement américain a lancé un « processus délibératif » concernant les risques et les avantages du GOFR pour éclairer les futures décisions de financement - et le National Science Advisory Board for Biosecurity (NSABB) des États-Unis a été chargé de faire des recommandations au gouvernement américain à ce sujet.

Dans le cadre de ce processus délibératif, les National Institutes of Health ont commandé ce livre blanc sur l’analyse éthique, lui demandant de fournir (1) une revue et un résumé de la littérature éthique sur le GOFR, (2) identification et analyse des cadres éthiques et décisionnels existants pertinents pour (i) l’évaluation des risques et des avantages du GOFR, (ii) la prise de décisions concernant la réalisation d’études du GOF, et (iii) l’élaboration d’une politique américaine concernant le GOFR ( en particulier en ce qui concerne le financement du GOFR), et (3) l’élaboration d’un cadre éthique et décisionnel qui peut être pris en compte par le NSABB lors de l’analyse des informations fournies par l’évaluation des risques et des avantages du GOFR et lors de l’élaboration de ses recommandations finales (en particulier concernant les décisions politiques notamment sur le financement du GOFR). Le cadre éthique et décisionnel finalement développé est basé sur l’idée qu’il existe de nombreuses dimensions éthiquement pertinentes sur lesquelles tout cas donné de GOFR peut se porter mieux ou moins bien (par opposition à l’existence de conditions nécessaires qui sont soit satisfaites, soit non satisfaites, où tous doivent être satisfaits pour qu’un cas donné de GOFR soit considéré comme éthiquement acceptable) : impératif de recherche, proportionnalité, minimisation des risques, ‘gérabilité’ des risques, justice, bonne gouvernance (c’est-à-dire démocratie), preuves, perspectives et engagement internationaux.

Plutôt que de tracer une ligne claire et nette entre les études GOFR qui sont éthiquement acceptables et celles qui sont éthiquement inacceptables, ce cadre est conçu pour indiquer où une étude donnée tomberait sur un spectre éthique - où les cas imaginables de GOFR pourraient varier de ceux qui sont les plus éthiquement acceptables (peut-être même éthiquement louables ou éthiquement obligatoires), à une extrémité du spectre, à ceux qui sont les plus éthiquement problématiques ou inacceptables (et ne devraient donc pas être financés ou menés), à l’autre. Le but devrait être que tout GOFR poursuivi (et / ou financé) soit, autant que possible, vers l’extrémité antérieure du spectre.

Mots-clés : recherche sur le gain de fonction, recherche à double usage, biosécurité, évaluation des risques et des avantages, théorie de la décision

Consulter l’article original en anglais sur ce site : https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4996883/citedby/

Recherches sur le gain de fonction (GOF en anglais) : contexte et solutions de rechange

Référence : Potential Risks and Benefits of Gain-of-Function Research : Summary of a Workshop. Show details Contents Hardcopy Version at National Academies Press – Traduction automatique proposée en français par Google : Risques et avantages potentiels de la recherche sur le gain de fonction : résumé d’un atelier. Afficher les détails Contenu Version papier chez National Academies Press

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Recherche sur le gain de fonction : contexte et solutions de rechange

Le domaine de la virologie, et dans une certaine mesure le domaine plus large de la microbiologie, s’appuie largement sur des études qui impliquent un gain ou une perte de fonction. Afin de comprendre le rôle de telles études en virologie, le Dr Kanta Subbarao du Laboratoire des maladies infectieuses de l’Institut national des allergies et des maladies infectieuses (NIAID) des National Institutes of Health (NIH) a donné un aperçu de la situation scientifique actuelle. et les approches techniques de la recherche sur les souches pandémiques de grippe et de coronavirus (CoV) du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS) et du syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS). Comme discuté plus en détail plus loin dans ce chapitre, de nombreux participants ont fait valoir que le mot choix de « gain de fonction » pour décrire le type limité d’expériences couvert par le processus délibératif américain, en particulier lorsqu’il est associé à une pause sur un nombre encore plus petit des projets de recherche, avait suscité des inquiétudes quant à l’affectation de la politique à des domaines beaucoup plus vastes de la

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TYPES DE RECHERCHE SUR LE GAIN DE FONCTION (GOF)

Subbarao a expliqué que les méthodes virologiques de routine impliquent des expériences qui visent à produire un gain d’une fonction souhaitée, telles que des rendements plus élevés pour les souches vaccinales, mais conduisent souvent à une perte de fonction, comme la perte de la capacité d’un virus à bien se répliquer, comme une conséquence. En d’autres termes, tout processus de sélection impliquant une altération des génotypes et des phénotypes qui en résultent est considéré comme un type de recherche sur le gain de fonction (GoF), même si la politique des États-Unis est destinée à ne s’appliquer qu’à un petit sous-ensemble de ces travaux.

Subbarao a souligné que de telles expériences en virologie sont fondamentales pour comprendre la biologie, l’écologie et la pathogenèse des virus et a ajouté que beaucoup de connaissances de base font encore défaut pour le SRAS-CoV et le MERS-CoV. Subbarao a présenté les questions clés que les virologues posent à toutes les étapes de la recherche sur l’émergence ou la réémergence d’un virus et a spécifiquement adapté ces questions générales aux trois virus d’intérêt pour le symposium (voir encadré 3-1 ). Pour répondre à ces questions, les virologues utilisent des expériences de gain et de perte de fonction pour comprendre la constitution génétique des virus et les spécificités de l’interaction virus-hôte. Par exemple, les chercheurs disposent désormais de technologies moléculaires avancées, telles que la génétique inverse, qui leur permettent de produire des virus recombinants de novo à partir d’ADNc cloné, et un séquençage profond qui sont essentiels pour étudier comment les virus échappent au système immunitaire de l’hôte et aux contrôles antiviraux. Les chercheurs utilisent également un hôte ciblé ou une modification du génome viral en utilisant un petit ARN interférant ou la nucléase protéique 9 associée à CRISPR bactérien comme outil d’édition.

Icône de boîte

ENCADRÉ 3-1

Questions générales de virologie et questions spécifiques à la recherche sur la grippe, le SRAS et le MERS. Pourquoi / comment le virus infecte-t-il et tue-t-il les mammifères ? Quels sont la gamme d’hôtes critique et les déterminants de la virulence du MERS-CoV ?

Au cours de la session 3 du symposium, le Dr Yoshihiro Kawaoka, de l’Université du Wisconsin-Madison, a classé les types de recherche du GoF en fonction des résultats des expériences. La première catégorie, qu’il a appelée « recherche de gain de fonction préoccupante », comprend la génération de virus aux propriétés qui n’existent pas dans la nature. L’exemple désormais célèbre qu’il a donné est la production de virus de la grippe A H5N1 qui sont transmissibles par voie aérienne chez les furets, par rapport au type sauvage transmissible non aérien. La deuxième catégorie concerne la génération de virus qui peuvent être plus pathogènes et / ou transmissibles que les virus de type sauvage mais qui sont toujours comparables ou moins problématiques que ceux existant dans la nature. Kawaoka a soutenu que la majorité des souches étudiées ont une faible pathogénicité, mais que les mutations trouvées dans les isolats naturels amélioreront leur réplication dans les cellules de mammifères. Enfin, la troisième catégorie, qui se situe quelque part entre les deux premières catégories, comprend la génération de virus hautement pathogènes et / ou transmissibles dans des modèles animaux qui ne semblent pourtant pas constituer un problème majeur de santé publique. Un exemple est la souche de grippe A / PR / 8/34 à croissance élevée qui s’est révélée avoir une pathogénicité accrue chez la souris mais pas chez l’homme. Au cours de la discussion, le Dr Thomas Briese, Columbia University, a décrit plus en détail la recherche du GoF effectuée en laboratoire comme étant une approche « proactive » pour comprendre ce qui finira par arriver dans la nature.

Dans la session 8 du symposium, le Dr Ralph Baric, Université de Caroline du Nord et membre du comité de planification du symposium, a expliqué que les expériences du GoF pour la recherche sur le CoV englobent un ensemble très diversifié d’expériences qui sont essentielles au développement de vaccins à large base et thérapeutique. Comme Subbarao et Kawaoka, Baric a énuméré les expériences importantes pour l’identification des déterminants de la pathogenèse et de la virulence, défini les réseaux d’interaction virus-hôte et décrit les allèles responsables de la sensibilité et les schémas de réponse de l’hôte qui conduisent à des réponses pathogènes ou protectrices. Cependant, il a spécifiquement noté que les études de transmissibilité pour le SRAS et le MERS-CoV entrent en fait dans une catégorie différente de la recherche sur la grippe en raison des différences biologiques fondamentales entre ces virus. Il a d’abord expliqué que le SRAS-CoV a évolué au cours des 800 dernières années pour infecter efficacement les cellules humaines qui exprimaient le récepteur viral ACE2. Pour illustrer cela, il a partagé les résultats de séquençage obtenus auprès des Chinois lors de la pandémie de SRAS-CoV de 2003 qui montrent les changements graduels dans la séquence d’acides aminés à travers le génome associés à l’épidémie en expansion. Parmi les 16 mutations trouvées à la fin de la pandémie, deux étaient associées à l’efficacité accrue des souches des civettes à utiliser le récepteur ACE2 pour envahir les cellules humaines. Des expériences in vitro sur des cellules épithéliales des voies aériennes humaines (HAE) et des expériences in vivo sur des souris transgéniques ont montré que, bien que la souche humaine puisse infecter et se répliquer efficacement dans des cellules exprimant le récepteur ACE2 humain, chauve-souris et civette, la souche civette ne peut pas utiliser l’ACE2 humain récepteur. Cela démontre que la souche humaine du SRAS-CoV a évolué pour maintenir sa capacité de se répliquer et provoquer des épidémies en expansion tout en conservant sa capacité à parcourir les civettes et à se retirer dans le réservoir de chauves-souris après le contrôle de l’épidémie. Dans la plupart des cas, les expériences du GoF examinant les interactions des récepteurs avec le SRAS-CoV et le MERS-CoV ont montré que des modèles in vitro ou in vivo avec une souche de civette gagnent des récepteurs ACE2 humains mais perdent également le récepteur civet ACE2. Les récepteurs cellulaires des virus de la grippe sont relativement similaires d’une espèce à l’autre, ce qui suscite des inquiétudes quant à une possible augmentation de la transmission chez l’homme à partir d’un virus de la grippe adapté à une transmission plus rapide chez d’autres mammifères. En revanche, l’interface du récepteur orthologue ACE2 pour les coronavirus varie plus nettement entre les différentes espèces.

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APPLICATIONS DE LA RECHERCHE GOF

Subbarao a souligné que les contre-mesures médicales actuelles sont souvent insuffisantes, en grande partie à cause des mécanismes de résistance qui conduisent à des « mutants d’échappement », c’est-à-dire des souches résistantes aux médicaments. Il existe donc un besoin constant de développer de nouveaux médicaments antiviraux et des options supplémentaires, telles que l’immunothérapie, basées sur des anticorps monoclonaux neutralisants. En fin de compte, des études du GoF, qui améliorent le rendement viral et l’immunogénicité, sont nécessaires pour le développement d’un vaccin. Les méthodes moléculaires aident à caractériser les variantes antigéniques, à élucider la base biologique des résultats indésirables associés aux vaccins candidats et à déterminer la base de l’atténuation et de la stabilité des vaccins candidats.

Subbarao a également expliqué que l’une des applications importantes de la recherche du GoF est le développement de modèles animaux, en particulier dans le cas d’agents pathogènes à potentiel pandémique, car pour obtenir l’approbation d’étudier un composé de contre-mesure chez l’homme, la règle animale de la Food and Drug Administration exige la présence d’une maladie qui imite la maladie humaine dans un modèle animal. Le virus de la grippe est unique en ce que son génome est fragmenté ; par conséquent, les modèles murins peuvent être utilisés pour identifier spécifiquement les déterminants viraux de la virulence en utilisant un réassortiment monogénique. Un autre type d’expérience du GoF, où le virus de la grippe est administré à des furets et passé un certain nombre de fois, peut conduire à la caractérisation de déterminants moléculaires de transmissibilité. Subbarao a réitéré qu’il n’existe actuellement aucun petit modèle animal pour étudier les facteurs de virulence ou de transmissibilité du MERS-CoV et que les souches de laboratoire du SRAS-CoV doivent être adaptées à des modèles animaux spécifiques pour induire des signes cliniques de maladie.

Baric, lors de la session 8 du symposium, a développé la complexité à utiliser et à optimiser les modèles animaux pour étudier la transmissibilité et la virulence du SRAS et du MERS-CoV. Il a fait référence à une étude réalisée dans le laboratoire de Subbarao où une souche SARS-CoV a été adaptée par des passages en série dans un modèle de souris. Comme décrit précédemment, l’adaptation du virus au récepteur ACE2 de souris diminue sa capacité d’interaction avec le récepteur humain mais n’induit pas non plus de phénotype létal chez la souris car des mutations supplémentaires doivent se produire. D’autres expériences ont démontré qu’une virulence et une efficacité de réplication accrues ne sont pas en corrélation avec une transmissibilité accrue dans le modèle de souris, ce qui rend l’utilisation de la recherche du GoF sûre dans ces modèles.

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LA RECHERCHE DU GOF DÉFINIE PAR LE GOUVERNEMENT AMÉRICAIN

De nombreux participants ont souligné au cours de la réunion que le terme large « gain de fonction » a besoin d’être affiné pour différencier le type d’expériences généralement effectuées pour la recherche virologique fondamentale des expériences qui soulèvent clairement des préoccupations. Lorsqu’on lui a demandé de définir où la recherche virologique franchit la ligne de la recherche GoF telle que définie par le gouvernement américain ( Maison Blanche, 2014a ), Subbarao a répondu que « le terme gain de fonction est utilisé par les généticiens et est un terme vague et insatisfaisant pour les microbiologistes. . ’ Cette déclaration a été reprise par Imperiale et beaucoup d’autres au cours de la discussion. Subbarao a présenté une liste d’expériences qui englobent tous les virus grippaux, le SRAS-CoV et le MERS-CoV dont on peut raisonnablement s’attendre à ce qu’ils augmentent la pathogénicité ou la transmissibilité des espèces de mammifères (voir encadré 3-2 ). En réfléchissant à cette liste, le Dr David Relman, de l’Université de Stanford, et les panélistes de la session 2 ont exprimé l’avis que les expériences du GoF générant des virus avec une virulence, une transmissibilité et une pathogénicité accrues définiraient clairement la ligne qui inciterait à utiliser des alternatives.

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ENCADRÉ 3-2

Où la recherche virologique croise-t-elle la recherche du GoF telle que définie par le gouvernement américain ? Adaptation du MERS-CoV aux modèles animaux Elucider les déterminants moléculaires de la transmissibilité par voie aérienne (grippe)

Imperiale a expliqué que, en ce qui concerne la terminologie du GoF, chaque fois que les chercheurs travaillent avec des virus à ARN, des mutations du GoF se produisent naturellement tout le temps et des mutants d’échappement isolés en laboratoire apparaissent « chaque fois qu’une personne est infectée par la grippe ». Il a également fait remarquer que le terme GoF était compris d’une certaine manière par les participants à ce symposium, mais lorsque le public entend ce terme « ils ne peuvent pas faire ce genre de distinction nuancée que nous pouvons faire ici », de sorte que la terminologie devrait être réexaminée. Fineberg, le modérateur de la session, après avoir écouté cette série de conférences, a demandé si les expériences proposées par le GoF devaient être examinées individuellement pour mieux juger. Subbarao a proposé de redéfinir d’abord la ligne parce qu’elle craint que la pause dans la recherche actuelle ’ait balayé beaucoup trop d’aspects de la recherche virologique dans la définition’. Le Dr Mark Denison, de l’Université Vanderbilt, a suggéré qu’une approche fondée sur les cas devrait être envisagée pour les coronavirus, pour lesquels une meilleure compréhension de la biologie est nécessaire. Dans le même ordre d’idées, Imperiale a ajouté que nous devrions ’prendre chaque cas individuel et l’appeler tel qu’il est plutôt que d’essayer de trouver un acronyme ou un terme de deux ou trois mots qui peuvent facilement être mal interprétés.’ Baric a rappelé au public lors de ses entretiens que, comme il n’existe actuellement aucun petit modèle animal pour étudier le MERS-CoV, les restrictions sur ce coronavirus devraient être levées immédiatement.

Tout au long du symposium, en particulier lors de la dernière session de discussion, il a été demandé une définition plus claire des types d’expériences réellement préoccupants. Le Dr Tom Inglesby du Centre UPMC pour la sécurité sanitaire a noté qu’il pensait que l’origine du terme « gain de fonction » remontait à une réunion de 2012 qu’il avait convoquée pour le NIH sur ce sujet. Le terme a été utilisé pour remplacer des termes plus descriptifs qui indiquaient des préoccupations concernant la recherche qui génère des souches de virus respiratoires qui sont hautement transmissibles et hautement pathogènes. Selon Inglesby, c’était la provenance du terme, et il a suggéré qu’il pourrait être retiré avec quelque chose de plus descriptif. Le Dr Gerald Epstein du Département de la sécurité intérieure a également appelé à clarifier les expériences les plus préoccupantes. Le GoF n’est clairement pas le bon descripteur, et il a déclaré que ce serait un service formidable d’avoir une terminologie qui décrit avec précision les choses qui nous préoccupent le plus. Le même point a été soulevé par d’autres à différents moments de l’atelier (voir en particulier le résumé de l’exposé de Relman au chapitre 5 ).

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ALTERNATIVES À LA RECHERCHE GOF

L’essence du débat sur les risques et les avantages de la recherche du GoF et les préoccupations qu’elle soulève ont naturellement encouragé les virologues des deux côtés du débat à envisager des approches méthodologiques alternatives. Au cours de son discours, Kawaoka a discuté des alternatives à la recherche du GoF principalement applicables à la recherche sur la grippe, telles que la recherche sur la perte de fonction, l’utilisation de virus à faible pathogénicité et les analyses phénotypiques. Il a en outre cité un document de synthèse dans lequel Lipsitch et Galvani (2014) ont déclaré que « les approches scientifiques alternatives sont non seulement moins risquées, mais aussi plus susceptibles de générer des résultats qui peuvent être facilement traduits en avantages pour la santé publique ». Cependant, Kawaoka a soutenu à travers des exemples spécifiques que les alternatives ne fournissent pas toujours la réponse complète aux questions clés. Par exemple, il a cité des travaux de Tumpey et al. (2007) et Imai et al. (2012) sur les mutations responsables de la perte des capacités de transmission de la souche de grippe de 1918 entre les furets et ont noté que ce travail nécessitait des recherches du GoF parce qu’une approche de perte de fonction ne fournissait pas l’image complète. En outre, bien que le travail avec des virus de l’influenza aviaire faiblement pathogènes offre une approche plus sûre, Kawaoka a expliqué que « l’influenza aviaire hautement pathogène diffère des virus faiblement pathogènes par leur cinétique de réplication virale et de tropisme » et que, par conséquent, les données peuvent être trompeuses. D’autres alternatives discutées par Kawaoka et le Dr Robert Lamb, Northwestern University, lors de la session 8 du symposium ont été citées dans le récent article de synthèse de Lipsitch et Galvani ( encadré 3.3 ). Kawaoka a conclu que même si ces approches offrent des alternatives plus sûres à la recherche préoccupante du GoF, pour certaines questions, les chercheurs ne peuvent pas compter uniquement sur eux car le phénotype et la base moléculaire de ces nouveaux caractères ont été identifiés par la recherche du GoF mais pas par des approches alternatives.

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ENCADRÉ 3-3

Méthodes de recherche alternatives avec potentiellement moins de risques. Modélisation moléculaire dynamique des protéines de la grippe et interactions avec les inhibiteurs et les récepteurs Études in vitro des propriétés spécifiques requises pour l’adaptation humaine, en utilisant des protéines uniques

Des alternatives aux modèles in vivo ont également été tentées pour étudier le SRAS-CoV. Baric a présenté les travaux de Deng et al. (2014) , qui ont proposé d’optimiser un modèle de souris plus sûr pour le criblage de médicaments in vivo en utilisant le virus Sindbis recombinant non pathogène (alphavirus) exprimant une protéinase du SRAS. Bien que les enquêteurs aient réussi à améliorer la survie de la souris lorsque le virus a été muté dans le site de la protéase, le ciblage du virus modifié avec un inhibiteur de la protéase n’a pas réussi à protéger les souris. Quelques raisons pourraient expliquer les résultats et constituer des défis d’utilisation de souches virales alternatives telles que le tropisme viral, la biodisponibilité du médicament et le titre viral dans l’organe ciblé. Baric a conclu que ce type de modèle indirect peut conduire à une désinformation qui peut compliquer le développement en aval du traitement.

En discutant de l’atténuation des risques, Imperiale a déclaré qu’il pensait que « vous pouvez développer des approches plus sûres pour faire ce type d’expériences ; il faut juste un peu d’imagination de la part des chercheurs. » Un exemple qui a été cité à plusieurs reprises lors du symposium est le travail de Garcia-Sastre et d’autres ( Langlois et al., 2013 ). Le groupe a exploité de petits ARN endogènes spécifiques à l’espèce, qui peuvent fermer certaines fonctions de base, telles que la réplication, présentes dans les voies respiratoires humaines et murines, mais pas chez le furet. Sa souche de grippe A modifiée, qui contenait ce site cible spécifique de microARN, n’a pas empêché la réplication et la transmissibilité de la grippe chez les furets, mais elle a atténué la pathogénicité de la grippe chez la souris et vraisemblablement chez l’homme. Imperiale puis Kawaoka ont convenu qu’il s’agissait d’une approche prometteuse. Au cours de son discours à la session 8, Lamb a également énuméré certaines approches d’atténuation et de réversibilité, telles que l’utilisation de :

  • Virus avec sensibilité aux médicaments (s’ils n’étudient pas la résistance aux médicaments)
  • Vaccinations pour les souches utilisées comme squelette génétique, si possible
  • Virus existant où l’immunité est répandue
  • Mutation qui confère une stabilité acide ( Zaraket et al., 2013 )
  • Mutation dans le site de clivage multibasique HA (dépend du GOF recherché)
    Copyright 2015 par la National Academy of Sciences. Tous les droits sont réservés. Numéro de bibliothèque : NBK285579 - Contenu

Autres titres de cette collection :

The National Academies Collection : Rapports financés par les National Institutes of Health

National Center for Biotechnology Information , US National Library of Medicine 8600 Rockville Pike , Bethesda MD , 20894 États-Unis - Politiques et directives | Contact

Source : https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK285579/

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Site de clivage de la furine dans la glycoprotéine du coronavirus SARS-CoV-2 - 13 février 2020

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Référence : Furin cleavage site in the SARS-CoV-2 coronavirus glycoproteinwww.virology.ws › 2020/02/13 › fu... – Traduction automatique proposée par Google

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coronavirus Spike

La glycoprotéine de pointe du SARS-CoV-2 nouvellement émergé contient un site de clivage potentiel pour les protéases à furine . Cette observation a des implications sur l’origine zoonotique du virus et sa propagation épidémique en Chine.

La membrane des coronavirus abrite une glycoprotéine de pointe (S) transmembranaire transmérique (photo) qui est essentielle pour l’entrée de particules virales dans la cellule. La protéine S contient deux domaines fonctionnels : un domaine de liaison au récepteur et un deuxième domaine qui contient des séquences qui médient la fusion des membranes virale et cellulaire. La glycoprotéine S doit être clivée par des protéases cellulaires pour permettre l’exposition des séquences de fusion et est donc nécessaire pour l’entrée des cellules.

La nature de la protéase cellulaire qui clive la glycoprotéine S varie selon le coronavirus. La glycoprotéine MERS-CoV S contient un site de clivage de la furine et est probablement traitée par ces protéases intracellulaires lors de la sortie de la cellule. Les particules virales sont donc prêtes à entrer dans la cellule suivante. En revanche, la glycoprotéine SARS-CoV S n’est pas clivée lors de la libération du virus à partir des cellules ; il est probablement clivé lors de l’entrée du virus dans une cellule.

Le clivage protéolytique de la glycoprotéine S peut déterminer si le virus peut traverser des espèces , par exemple des chauves-souris aux humains. Par exemple, la glycoprotéine S d’un CoV de type MERS provenant de chauves-souris ougandaises peut se lier aux cellules humaines mais ne peut pas médier l’entrée du virus. Cependant, si la trypsine protéase est incluse pendant l’infection, la glycoprotéine S est clivée et l’entrée du virus a lieu. Cette observation démontre que le clivage de la glycoprotéine S est une barrière à la transmission des coronavirus zoonotiques.

L’examen de la séquence protéique de la glycoprotéine S du SRAS-CoV-2 révèle la présence d’une séquence de clivage de la furine (PRRARS | V). Le CoV avec l’homologie de séquence nucléotidique la plus élevée, isolé d’une chauve-souris du Yunnan en 2013 (RaTG-13), n’a pas la séquence de clivage de la furine. Étant donné que les protéases à furine sont abondantes dans les voies respiratoires, il est possible que la glycoprotéine SARS-CoV-2 S soit clivée à la sortie des cellules épithéliales et puisse par conséquent infecter efficacement d’autres cellules. En revanche, la chauve-souris hautement apparentée CoV RaTG-13 n’a pas de site de clivage de la furine.

Il reste à déterminer si le site de clivage de la furine au sein de la glycoprotéine S du SRAS-CoV-2 est réellement clivé. Pendant ce temps, il est possible que l’insertion d’un site de clivage de la furine ait permis à une chauve-souris CoV d’acquérir la capacité d’infecter les humains. Le site de clivage de la furine pourrait avoir été acquis par recombinaison avec un autre virus possédant ce site. Cet événement aurait pu se produire il y a des milliers d’années ou des semaines. Lors de son introduction sur un être humain - probablement dans un marché de viande en plein air - le virus a commencé sa propagation épidémique.

Les furines sont également connues pour contrôler l’infection par les virus de la grippe aviaire A, dans lesquels le clivage de la glycoprotéine HA est nécessaire pour l’entrée dans la cellule. Les virus de l’influenza aviaire faiblement pathogènes contiennent un seul acide aminé basique au site de clivage dans la protéine HA qui est clivé par des protéases qui sont limitées aux voies respiratoires. L’insertion d’un site de clivage de la furine dans l’AH des virus de la grippe aviaire H5N1 hautement pathogènes entraîne une réplication dans plusieurs tissus et une pathogénicité plus élevée, en raison de la distribution des furines dans plusieurs tissus.

L’acquisition du site de clivage de la furine pourrait être considérée comme un « gain de fonction » qui a permis à une chauve-souris CoV de sauter chez l’homme et de commencer sa propagation épidémique actuelle.

Commentaire de Ben 14 février 2020, 11h08

C’est fascinant, en particulier la différence entre le SRAS (2003) et le SRAS-CoV-2 (2019). J’ai quelques questions, mais je vais résumer ce que j’ai compris en premier, au cas où je ne suivrais pas.

Ils expliquent qu’il y a deux clivages nécessaires qui doivent se produire pour l’infection. Premièrement, la protéine S doit être divisée en S1 / S2, car ces deux sous-unités assurent respectivement la médiation des tâches distinctes d’attachement et d’entrée. Ensuite, le S2 doit être clivé au site « S2-prime », séparant le peptide de fusion (FP) du « peptide de fusion interne » (IFP), car « il est probable que les deux… participent au processus d’entrée virale ». À propos du clivage S2, ils disent : « Le site de clivage de type furine S2 ’... est identique entre le 2019-nCoV et le SARS-CoV ».

À propos du clivage S1 / S2, ils disent qu’il ’présente des motifs différents’ parmi les CoV, et pointent vers un ’site1 & site2’ sur SARS-CoV-2. Si je comprends bien, ils disent que le site 2, qui apparaît également sur le SRAS-CoV-2 et le SRAS-CoV, est connu pour être laissé non clivé sur la sortie virale et doit donc en quelque sorte être clivé avant l’attachement viral en l’absence d’un autre Mécanisme de clivage S1 / S2. ’Site 1’ est le nouveau site de clivage semblable à la furine, et il n’apparaît pas dans le SRAS-CoV (ils disent que d’autres CoV, par exemple, MERS-CoV) ’hébergent [] des sites de clivage de type furine [S1 / S2] ”). Cette région du SARS-CoV-2 ’contient 12 nucléotides supplémentaires en amont’ du site 1, ’ce qui correspond à un site de clivage canonique de type furine’.

Si le site 1 est clivé sur SARS-CoV-2 S1 / S2 à la sortie virale, il n’est pas nécessaire de cliver davantage à l’entrée, il s’agit donc du « gain de fonction » potentiel du nouveau virus. Ce potentiel de gain d’infectiosité - dû au clivage de S1 / S2 à la sortie, par rapport à la nécessité du SRAS pour le clivage à l’entrée - semble être l’idée la plus importante ici. Évidemment, il y a beaucoup de facteurs qui entrent dans « l’infectivité » (et peut-être que j’associe incorrectement l’infectiosité intra-hôte des cellules avec l’infectiosité observée à l’échelle épidémiologique), mais si cet effet est important, alors posez deux questions :

(1) Si le MERS-CoV avait également ce site de clivage de type furine « site 1 », pourquoi avait-il une infectiosité similaire au SRAS ?

(2) La séquence aa du « site 1 » dans le SRAS-CoV-2019 est différente de celles des autres CoV possédant un « site 1 » de clivage de type furine. Est-il possible de retrouver cette séquence spécifique dans un autre virus, ce qui pourrait les impliquer comme partenaire de co-infection à l’origine de cette mutation ? Lien

Source : https://translate.google.fr/translate?hl=fr&amp ;sl=en&u=https://www.virology.ws/2020/02/13/furin-cleavage-site-in-the-sars-cov-2-coronavirus-glycoprotein/&amp ;prev=search

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Traduction, ajout de [compléments] et intégration de liens hypertextes : Jacques HALLARD, Ingénieur CNAM, consultant indépendant 05/05/2020

Site ISIAS = Introduire les Sciences et les Intégrer dans des Alternatives Sociétales

http://www.isias.lautre.net/

Adresse : 585 Chemin du Malpas 13940 Mollégès France

Courriel : jacques.hallard921@orange.fr

Fichier : ISIAS Biologie Summary of evidence that SARS-CoV-2 emerged from a laboratory in Wuhan, China French version.2

Mis en ligne par Pascal Paquin de Yonne Lautre, un site d’information, associatif et solidaire(Vie du site & Liens), un site inter-associatif, coopératif, gratuit, sans publicité, indépendant de tout parti.

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