Développement d’approches de contrôle de qualité pour la caractérisation de l’immunopeptidome de cellules infectées par les coronavirus

Abstract

La présentation de l’antigène est un mécanisme par lequel les cellules nucléées présentent un court peptide sur la molécule de classe 1 du Complexe Majeur d’Histocompatibilité (CMH-1) codée par les gènes « antigènes d’histocompatibilité humains ». Le terme “immunopeptidomique” est utilisé pour décrire l’ensemble des peptides associés aux molécules du CMH-1. Les cellules T CD8+ patrouillent l’organisme, s’attachent à la molécule CMH-1 par leur récepteur T et détruisent les cellules affichant un peptide atypique. Ce domaine présente un grand intérêt au niveau du traitement des infections virales et dans la conception de vaccins. Compte tenu que les coronavirus ont été à l’origine de trois épidémies durant les 20 dernières années, et que de multiples souches circulent chez l’humain ainsi que dans le règne animal, il est impératif de développer des vaccins universels qui pourrait prévenir de futurs événement épidémiologiques mondiaux reliés aux coronavirus. L’immunopeptidomique souffre d'un manque de protocoles normalisés et de contrôle et d’assurance de la qualité des échantillons afin de libérer tout son potentiel dans la recherche biomédicale. Dans le cadre de cette étude, la spectrométrie de masse, la cytométrie de flux et des approches bio-informatiques ont été utilisées pour développer des protocoles de contrôle de qualité pour la caractérisation de l’immunopeptidome de cellules infectées par les coronavirus. Nous avons isolé et analysé l’immunopeptidome de cellules MRC-5 avant et après infection par le coronavirus humain OC-43. En plus d’observer une forte baisse de l’abondance des molécules HLA et de la variété des peptides présentés après l’infection, 9 peptides viraux ont été isolés à partir des molécules du CMH-1. Ces peptides pourraient être utilisés afin de contribuer à formuler un vaccin pan-coronavirus qui élicite une réponse balancée entre la réponse humorale et la réponse cytotoxique.

Antigen presentation is a mechanism by which nucleated cells present a short peptide on the Major Histocompatibility Complex (MHC-1) class 1 molecule encoded by the “human histocompatibility antigen” genes. The term "immunopeptidomics" is used to describe the set of peptides associated with MHC-1 molecules. CD8+ T cells patrol the body, attach to the MHC-1 molecule through their T receptor and destroy cells displaying an atypical peptide. This field is of great interest in the treatment of viral infections and in vaccine design. Given that coronaviruses have been responsible for three epidemics in the last 20 years, and that multiple strains circulate in humans and animals, it is imperative to develop universal vaccines that could prevent future global epidemiological events related to coronaviruses. Immunopeptidomics suffers from a lack of standardized protocols and sample quality control and assurance to unleash its full potential in biomedical research. In this study, mass spectrometry, flow cytometry, and bioinformatics approaches were used to develop quality control protocols for characterizing the immunopeptidome of coronavirusinfected cells. We isolated and analyzed the immunopeptidome of MRC-5 cells before and after infection with human coronavirus OC-43. In addition to observing a strong decrease in the abundance of HLA molecules and in the variety of peptides presented after infection, 9 viral peptides were isolated from MHC-1 molecules. These peptides could be used to help formulate a pan-coronavirus vaccine that elicits a balanced response between humoral and cytotoxic responses.