Dans une récente étude publiée sur bioRxiv* serveur de préimpression, les chercheurs ont exploré les réarrangements génomiques dans les génomes du virus monkeypox (MPX) (MPXV) et ont cherché à savoir si ces réarrangements représentaient une adaptation virale à l’homme (hôte).
Sommaire
Arrière plan
Des études ont rapporté que les poxvirus évoluent à un rythme plus lent que les virus à acide ribonucléique (ARN), les réarrangements génomiques tels que la perte ou le gain de gènes étant les principaux moteurs de l’adaptation aux hôtes. En 2022, l’épidémie de MPXV a touché la plupart des régions du monde et le MPX semble s’être établi dans les communautés humaines.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont évalué les pertes et les gains génomiques du MPXV et ont étudié s’ils étaient représentatifs de l’adaptation du MPXV aux hôtes humains.
Un total de 339 échantillons confirmés MPXV-positifs par réaction en chaîne par polymérase (PCR) ont été séquencés par analyse de séquençage du génome entier (WGS). L’équipe a extrait l’acide désoxyribonucléique (ADN) des échantillons et préparé des bibliothèques de fusils de chasse. Ils ont construit des génomes MPXV en de novo assemblage et les a cartographiés sur une séquence protéique de référence. Les séquences ont été alignées et tous les génomes ont été transmis à la base de données GenBank du NCBI (National Center for Biotechnology Information).
Résultats
L’équipe a signalé cinq génomes MPXV de l’éclosion de 2022 avec d’importantes duplications et pertes de gènes, y compris des duplications allant jusqu’à 18 000 paires de bases (pb) à l’extrémité génomique opposée de la région gauche (L) à droite (R) des répétitions inversées terminales (ITR) , et des suppressions de sites d’insertion allant jusqu’à 16 000 pb, en tant qu’adaptation probable à l’hôte humain.
Les duplications de L à R ont également été trouvées dans un génome du clade I MPXV de 2005 et dans un génome de l’actuelle épidémie multinationale de MPXV de 2022. De plus, les duplications des extrémités R à L ont été notées avec le génome MPXV/Germany/2022/RKI339. Le génome MPXV/Germany/2022/RKI338 a montré une délétion de 2 309 pb dans le même site en aval de l’ITR L mais dépourvu d’insertion.
Des duplications identiques ont été observées entre 1958 et 2018 parmi les génomes MPXV de 20 clade II. au-dessus de l’ITR R entre les gènes MPXVgp-182 et -188, entraînant une troncature MPXVgp-184 et -187 et une délétion complète de MPXVgp185 et MPXVgp186.
La taille de la duplication (2921 paires de bases) vers la région terminale R et la suppression de 8893 pb ont conduit à la formation d’un génome total de 191176 pb avec une extension de la région ITR entre 6400 pb et 9398 pb. Des délétions et duplications identiques ont été observées dans le génome MPXV/Allemagne/2022/RKI336 avec une duplication et une insertion des gènes MPXVgp-005 à -008 entre MPXVgp-177 et -188 à l’extrémité R, avec troncature MPXVgp187 et MPXVgp-178 à -186 complet délétion de gène.
Une duplication de 4040 bp et une délétion de 15303 bp ont conduit à la formation d’un génome de 185852 bp avec des ITR de 10460 bp. Le génome MPXV/Germany/2022/RKI337 a démontré un schéma de délétion et de duplication identique, avec les plus grandes duplications de 5282 pb [MPXVgp-005 to -010 (shortened)] vers la région terminale R avec la plus grande délétion de 16926 pb [MPXVgp-176 to -187 (shortened)]. La longueur du génome MPXV/Germany/2022/RKI337 était de 185251 bp avec 11641 paires de bases ITR.
Le génome de MPXV Sudan 2005 présentait une duplication de 10550 paires de bases dans la même région après l’ITR L à R et une délétion de 2108 pb. La duplication dans le génome E-ChVir28389 a montré une duplication de 858 pb de l’ITR L vers R et une délétion de 2048 pb. De plus, des duplications des extrémités R à L ont été observées pour le génome MPXV/Germany/2022/RKI339 qui avait une duplication de 18214 pb [genes MPXVgp174 (shortened) to 187 (shortened)] à la région terminale L, conduisant à des délétions du gène MPXVgp-005 à -010 de 6701 paires de bases.
La longueur du génome a augmenté à 208804 bp avec des ITR étendus à 24695 bp. Toutes les duplications L à R comprenaient ≥ 1 des gènes MPXVgp-005 à -014 avec suppression de ≥ 1 gène MPXVgp-175 à -187 ou vice versa pour les duplications R à L. Gènes supprimés corrélés avec des pertes de signal antigénique ou une persistance évolutive continue par atténuation de la maladie.
À l’opposé, les gènes acquis peuvent favoriser l’évasion immunitaire des réponses de défense de l’hôte. MPXVgp-006 est une protéine de type facteur de croissance épidermique présentant une homologie avec le gène C11R du virus de la vaccine, et des expériences de culture cellulaire ont montré que C11R diminue l’activation du facteur nucléaire kappa B (NF-κB). Les autres gènes dupliqués étaient MPXVgp-008 (protéine du doigt de zinc, inhibition de l’apoptose), MPXVgp-009 [interleukin (IL)-18 functional inhibitor]et MPXVgp010 (ankyrine abrégée ou protéine de gamme d’hôtes).
En outre, toutes les duplications de L à R ont provoqué des délétions d’au moins MPXVgp-184 (raccourci) à -187 (raccourci), et MPXVgp-184 186 n’a pas montré d’homologie d’orthopoxvirus. MPXVgp-185 a montré une homologie avec le gène B22R de la vaccine qui est homologue aux inhibiteurs de sérine protéase. La suppression de B22R a été documentée pour réduire la virulence et la réplication du virus de la vaccine.
Pour les gènes MPXV/Germany/2022/RKI337 et MPXV/Germany/2022/RKI336, MPXVgp180 (B19R) et MPXV182 (B21R) ont été supprimés davantage et ont été identifiés comme candidats de gènes de virulence MPXV potentiellement clés. Le troisième candidat D10L (MPXVgp013) et les gènes B19R et B21R ont été dupliqués dans le génome MPXV/Allemagne/2022/RKI339, et le quatrième a été dupliqué dans le génome MPXV du Soudan KC257459.
Conclusion
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont mis en évidence les duplications et les pertes de gènes comme mécanismes probables de l’épidémie actuelle de MPXV en 2022 pour l’adaptation à l’hôte et ont souligné la nécessité de poursuivre les efforts de surveillance pour les extrémités du génome du MPXV au lieu ou en conjonction avec la surveillance en cours des mutations non synonymes du MPXV.
*Avis important
bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique/les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.
