Une étude australienne menée à l’Université de Melbourne décrit que l’émergence de variantes préoccupantes (COV) plus mortelles du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) est associée à une induction du taux d’évolution épisodique. L’étude est actuellement disponible sur le medRxiv* serveur de préimpression.
Sommaire
Fond
L’analyse du séquençage du génome entier est particulièrement importante pour la surveillance évolutive et épidémiologique du SRAS-CoV-2 et de ses variantes. Les mutations qui modifient la transmissibilité, l’infectiosité et l’immunogénicité du SRAS-CoV-2 devraient émerger sous une pression de sélection positive et jouer un rôle clé dans l’évolution virale. Avec la progression de la pandémie de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), quatre COV, à savoir alpha (Royaume-Uni), bêta (Afrique du Sud), gamma (Brésil) et delta (Inde), ont émergé, qui se caractérisent par un certain nombre de mutations définies dans la protéine de pointe, telles que les mutations D614G et N501Y.
Le nombre total de mutations dans ces COV (généralement plus de 10 mutations) est significativement plus élevé que le nombre attendu selon le taux d’évolution phylogénétique (taux de fond), ce qui permet l’accumulation d’environ deux mutations par mois et par variant.
Dans la présente étude, les scientifiques ont cherché à savoir si l’émergence de COV est associée à une augmentation du taux d’évolution.
Étudier le design
Les scientifiques ont analysé les séquences génétiques du SRAS-CoV-2 accessibles au public dans la base de données GISAID (Global Initiative on Sharing Avian Influenza Data) en considérant différents modèles d’horloge moléculaire qui estiment le taux d’évolution le long des branches dans les arbres phylogénétiques. Les modèles d’horloge moléculaire qu’ils ont pris en compte pour l’analyse comprennent l’horloge moléculaire stricte, l’horloge relaxée non corrélée et une gamme de modèles d’horloge locale fixes.
L’horloge moléculaire stricte émet l’hypothèse que toutes les branches d’un arbre phylogénétique sont soumises à un seul taux d’évolution. En revanche, l’horloge détendue non corrélée émet l’hypothèse que les taux d’évolution pour toutes les branches sont indépendants et également distribués. Les modèles d’horloge locale fixe sont exploités sous un ensemble de branches « d’arrière-plan » et un ensemble de branches « d’avant-plan » avec des vitesses d’évolution différentes.
En considérant les modèles d’horloge locale fixe, les scientifiques ont émis l’hypothèse que le taux d’évolution pourrait varier au sein des clades de COV ou le long de la tige, ou seulement au niveau des branches de la tige. Une autre hypothèse était que tous les COV pouvaient partager les taux d’évolution.
Le changement du taux d’évolution le long des branches de tige des COV représente une condition dans laquelle une augmentation à court terme du taux d’évolution peut se produire avant de revenir au taux de fond. En revanche, le changement du taux d’évolution au sein des clades de COV représente une condition dans laquelle tous les COV ont un taux d’évolution différent du taux de fond.
Tracés de violon pour les statistiques postérieures des modèles d’horloge locale fixe (FLC). (A) est pour un FLC où les branches de tige de COV partagent un taux d’évolution différent de celui du fond. Le taux d’évolution des branches de la tige des variantes préoccupantes (COV) est indiqué en orange et l’arrière-plan en gris. La ligne pointillée représente le taux de fond moyen et les lignes pointillées sont l’intervalle crédible à 95 %. (B) est le rapport du taux d’évolution pour les branches de tige de COV et le fond sous le même modèle et la ligne pointillée représente une valeur de 1,0 où le fond et le taux de tige de COV seraient les mêmes. (C) et (D) montrent les statistiques correspondantes pour le modèle de tiges FLC, où la branche de tige de chaque COV a un taux différent. Abréviation ‘B.’ représente l’arrière-plan.
Remarques importantes
Les résultats de l’étude ont révélé que le taux d’évolution du SARS-CoV-2 varie considérablement entre les variantes et que l’émergence de différents COV du SARS-CoV-2 est associée à une augmentation du taux d’évolution épisodique. Plus précisément, le taux d’évolution a été estimé à 4 fois plus élevé que le taux phylogénétique de fond qui peut avoir duré plusieurs semaines ou mois.
Comme estimé dans l’étude, le nombre de mutations nécessaires à l’émergence de la variante alpha pourrait avoir mis 14 semaines à s’accumuler. De même, les mutations nécessaires à l’émergence des variantes bêta, gamma et delta pourraient avoir pris respectivement 4, 17 et 6 semaines pour s’accumuler.
Importance de l’étude
L’étude souligne l’importance des données de surveillance génomique et des méthodes phylogénétiques pour déterminer les taux d’évolution des COV viraux. Cependant, le mécanisme exact responsable de l’évolution des COV est encore incertain.
Comme l’ont mentionné les scientifiques, la dynamique de l’évolution virale pourrait être déchiffrée par un échantillonnage dense entre les chaînes de transmission, en particulier dans les régions où la transmission est faible et où des séquences intra-hôtes sont disponibles. De plus, il est essentiel d’étudier l’impact de la sélection naturelle sur l’émergence et la persistance des COV.
Dans l’article, les scientifiques ont mis en évidence la nécessité d’une détection précoce des COV et de l’évaluation des conditions qui favorisent l’émergence des COV.
*Avis important
medRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, orienter la pratique clinique/le comportement lié à la santé, ou traités comme des informations établies.