La pandémie de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) a été causée par l’éclosion rapide d’un nouveau coronavirus, à savoir le coronavirus-2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2). Le SRAS-CoV-2 a été signalé pour la première fois fin décembre 2019 à Wuhan, en Chine. Depuis lors, le virus a déjà fait plus de 4,3 millions de morts dans le monde.
Des vaccins contre le SARS-CoV-2 ont été développés en un temps record grâce au partage rapide d’informations entre les chercheurs. Cependant, le virus évolue au fur et à mesure qu’il se propage.
Le SARS-CoV-2 est un virus à ARN appartenant à la famille des Coronaviridae. Comme tous les virus à ARN, ce virus a un processus de réplication sujet aux erreurs, générant des mutations et entraînant de nouvelles variantes du SRAS-CoV-2.
Les chercheurs ont déclaré qu’une pression de sélection croissante prévaut parmi les souches de SARS-CoV-2 en circulation. Seules les souches qui peuvent échapper à l’infection naturelle et à l’immunité induite par le vaccin influenceront la sélection des variantes virales.
Une nouvelle étude publiée dans la revue Tendances en microbiologie, s’est concentré sur la contribution de deux processus, la réplication et la recombinaison, à la génération de variantes actuelles et futures du SARS-CoV-2.
Erreurs génomiques pendant le processus de réplication
Le SRAS-CoV-2, comme tout autre coronavirus, nécessite une ARN polymérase dépendante de l’ARN (RdRp) pour la réplication. Le RdRp est intrinsèquement sujet aux erreurs et, par conséquent, il aide à l’évolution des virus via des changements associés à la réplication. Le taux de mutation est faible en raison du processus de relecture de l’exonucléase 3′ codée par le virus. Pour le SARS-CoV-2, la relecture est effectuée par nsp14. Cependant, la relecture seule ne peut empêcher le virus de subir des modifications ou des mutations génétiques, qui sont extrêmement importantes pour l’émergence des variantes du SRAS-CoV-2.
Les scientifiques pensent que la compréhension des facteurs moléculaires et autres facteurs extrinsèques associés à la génération de variantes du SRAS-CoV-2 est cruciale pour contenir la pandémie.
L’analyse des réservoirs zoonotiques (par exemple, les chauves-souris), où se produisent la plupart des changements adaptatifs du virus, est fondamentale. La véritable diversité de ce virus pourrait être déterminée en étudiant le taux d’accumulation d’erreurs induites par la réplication dans les génomes des virus liés au SARS-CoV-2 ou au SARS-CoV-2 chez d’autres espèces de mammifères.
On ne sait toujours pas si l’adaptation des virus au sein de la chauve-souris a produit une population quasi-variante de sarbécovirus plus diversifiée que les autres espèces de mammifères.
Différents types de cellules provenant de différents hôtes ont leurs voies biochimiques uniques. Par exemple, les réactions catalytiques de la polymérase virale nécessitent un substrat particulier dont les caractéristiques (qualité et quantité) peuvent différer selon les types cellulaires des hôtes. Par conséquent, la réplication des coronavirus et le degré d’erreur dépendent de l’hôte et du type de cellule.
De plus, d’autres facteurs de l’hôte, tels que les enzymes, influencent l’évolution des variantes virales. Par exemple, la séquence codante de l’enzyme appelée TMPRSS2 est différente entre les espèces de mammifères éloignées.
Au cours du débordement zoonotique, le virus infecte une espèce de mammifère avec un orthologue différent de TMPRSS2. La protéine de pointe du SARS-CoV-2 se modifie suffisamment pour entrer dans la nouvelle espèce. Par conséquent, il existe un risque élevé que la population virale au sein de la lignée cellulaire avec une enzyme orthologue puisse évoluer et être sélectionnée comme variant avec une infectivité plus élevée.
Des études antérieures ont mis en évidence que les génomes avec des mutations aléatoires associées à la réplication s’accumulent dans la même cellule, où se produit un mélange hétérogène de protéines virales. Cela soulève des questions sur la véritable diversité de la protéine à la surface des virions individuels et les épidémies ultérieures au niveau tissulaire du SRAS-CoV-2 et de ses variantes.
Cependant, il n’est pas clair s’il existe un processus au niveau moléculaire plus ordonné régulant la distribution homogène des variantes de protéines de pointe sur des virions individuels.
Mutations associées à la recombinaison
La recombinaison, contrairement à la réplication, peut entraîner des modifications plus critiques dans le génome viral. Ces modifications peuvent entraîner des changements importants dans le phénotype du SRAS-CoV-2. De plus, la transcription discontinue des génomes de coronavirus permet la recombinaison dans une cellule infectée par plusieurs espèces de coronavirus, conduisant à la formation d’ARN et de protéines subgénomiques, qui ont des implications sur le sort des cellules infectées.
Une recombinaison homologue se produit également dans le génome du SRAS-CoV-2. Dans ce type de recombinaison, les molécules d’ARN se recombinent à travers des régions de haute similarité. Chez les bêtacoronavirus, la recombinaison se produit assez fréquemment, en particulier chez les chauves-souris. De plus, des événements de recombinaison sont également trouvés dans les coronavirus humains.
Une étude récente a identifié huit événements de recombinaison possibles parmi les génomes du SRAS-CoV-2. Quatre se sont produits dans les gènes de structure, et deux ont été trouvés dans le gène de pointe. Cependant, ces événements de recombinaison étaient absents dans tous les ensembles de données sous-échantillonnés. Il existe également une lacune dans la recherche liée à la fréquence de la recombinaison SARS-CoV-2 et aux facteurs qui permettent la recombinaison. De telles études aideraient à comprendre la trajectoire évolutive du SRAS-CoV-2 au sein de la pandémie en cours, aidant également à prédire l’efficacité à long terme du vaccin et de l’immunité naturelle induite par l’infection.
La recherche future
Les scientifiques ont expliqué que la distribution des récepteurs et le tropisme cellulaire sont des déterminants essentiels de la co-infection par deux coronavirus étroitement liés, et qu’ils sont sujets à la recombinaison. Cependant, quels facteurs viraux et hôtes influencent fortement la recombinaison n’est pas connu. La caractérisation de la machinerie de réplication du SARS-CoV-2 est également nécessaire. Ces études aideront à déterminer si le SRAS-CoV-2 est plus enclin aux erreurs et à la recombinaison induites par la réplication.
