Un nouveau coronavirus émergeant, le SARS-CoV-2, est responsable d’une pandémie ayant entraîné plus de 2 millions de morts à ce jour. Comprendre les mécanismes qui sous-tendent l’établissement d’une mémoire immunitaire contre ce virus est donc un enjeu crucial en terme de santé publique et de vaccination. Dans ce contexte, la caractérisation de la longévité et de la fonctionnalité de la réponse lymphocytaire B mémoire anti-SARS-CoV-2 est une question majeure, notamment pour évaluer la protection conférée par l’infection en cas de nouvelle exposition virale. Notre objectif était donc de caractériser la réponse lymphocytaire B mémoire après infection par le SARS-CoV-2.

Nous avons suivi longitudinalement 2 cohortes de patients ayant eu une infection par le SARS-CoV-2 de gravité modérée (M-CoV, ambulatoires, n=18) ou sévère (S-CoV, hospitalisés avec nécessité d’oxygénothérapie, n=21), prélevés dans les semaines suivant le début des symptômes puis à 3 mois et 6 mois après l’infection. Notre stratégie expérimentale reposait sur 3 approches complémentaires :

– l’étude couplée et en cellule unique du transcriptome, de la séquence des chaînes lourdes et légères des gènes d’immunoglobuline, de l’expression phénotypique de 20 marqueurs de surfaces et de la spécificité antigénique pour la protéine spike des lymphocytes B (LB) CD19+IgD- de 4 patients S-CoV à M0 et M6 ;

– la culture en cellule unique des LB spécifiques de la spike de ces mêmes patients dans un système permettant leur prolifération et leur différenciation en cellules sécrétrices d’anticorps afin d’obtenir la séquence de la chaîne lourde du gène d’immunoglobuline et la production de l’anticorps encodés par les LB pour tester leur réactivité en ELISA contre le domaine RBD de la protéine spike, contre la spike des coronavirus saisonniers HCoV-HKU1 et HCoV-OC43 ou bien de tester leur potentiel de neutralisation du SARS-CoV-2 in vitro ;

– la validation de ces résultats sur l’ensemble de la cohorte en cytométrie de flux avec un panel permettant d’identifier les LB mémoires spécifiques de la spike.

Nous avons pu mettre en évidence que la première vague précoce de plasmocytes (réaction extra-folliculaire) provenait essentiellement de la différentiation de lymphocytes B activés exprimant fortement le CD71. Ces plasmocytes étaient issus de LB naïfs mais aussi de LB mémoires préexistant et présentant une cross-réactivité avec la protéine spike des coronavirus saisonniers HCoV-OC43 et HCoV-HKU1. De façon synchrone, une réponse durable de type centre germinatif se mettait en place, permettant le développement d’un pool de LB mémoires spécifiques de la spike acquérant progressivement un phénotype de LB mémoire classique (CD19+CD27+IgD-CD71-). Ces lymphocytes B mémoires spécifiques persistaient jusqu’à 6 mois après l’infection, augmentant même chez les S-CoV et représentaient 1,95 % des LB mémoires circulants et 0,94 % chez les M-CoV (p=0,004). Peu de ces cellules étaient en relation clonale avec les cellules ayant donné naissance à la vague plasmocytaire initiale. Les LB mémoires spécifiques de la spike présentaient une accumulation de mutations somatiques dans les gènes d’immunoglobuline avec le temps, caractéristique des cellules issues des centres germinatifs. Ces cellules comprenaient une part croissante de cellules reconnaissant le RBD entre M3 et M6, au détriment des cellules cross-réactives avec les coronavirus saisonniers : à 6 mois, 26,3 % des LB mémoires spécifiques de la spike reconnaissaient la région RBD de cette dernière, contre 11,1 % à M3. Un test de neutralisation in vitro a permis de confirmer que les anticorps encodés par ces LB mémoires spécifiques du RBD avaient une activité de neutralisation contre le SARS-CoV-2, dans 85 % des cas pour les S-CoV et 50 % pour les M-CoV.

Notre travail met en évidence qu’une mémoire lymphocytaire B s’établit après infection par le SARS-CoV-2, et mature dans le centre germinatif pour acquérir des mutations somatiques. L’établissement de cette mémoire immunitaire capable de se réactiver et d’évoluer en cas de réinfection est une nouvelle encourageante dans la perspective vaccinale et l’apparition de nouveaux variants de la protéine RBD du SARS-CoV2.