La pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) en cours, causée par l’épidémie rapide de coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), a gravement affecté l’économie mondiale et le système de santé.
Le SRAS-CoV-2 est un virus à ARN avec un taux de mutation élevé, provoquant une évolution rapide.
Sommaire
Arrière plan
La sélection naturelle joue un rôle important dans la virulence et la transmissibilité du SRAS-CoV-2 par le biais de mutations spécifiquement adaptatives. Des conditions similaires ont été signalées dans le cas des virus Zika et Ebola. Depuis l’émergence du SRAS-CoV-2 dans la province chinoise de Wuhan en 2019, il a accumulé de nombreuses mutations génétiques.
Les chercheurs ont étudié et documenté l’ensemble du génome du virus et ont, jusqu’à présent, signalé environ 29 735 substitutions de nucléotides.
Les scientifiques ont observé que les lignées du SRAS-CoV-2 présentaient un nombre élevé de variations dans la transmission et les manifestations cliniques. Certaines des variantes du SRAS-CoV-2 présentent une contagiosité accrue par rapport à la souche d’origine.
De plus, certaines variantes du SRAS-CoV-2 peuvent échapper aux réponses immunitaires déclenchées par la vaccination contre le COVID-19 ou une infection naturelle. Compte tenu de ces différences de traits, l’Organisation mondiale de la santé (OMS) a classé les variantes du SRAS-CoV-2 en variantes préoccupantes (VOC) et variantes d’intérêt (VOI).
Les scientifiques ont exprimé l’importance de prévoir les tendances épidémiques, de formuler des stratégies efficaces de contrôle des maladies et de développer des vaccins efficaces contre le COVID-19 pour protéger les individus contre la maladie. De plus, ils ont souligné l’importance de comprendre comment la sélection naturelle a conduit l’évolution de la virulence et de l’infectiosité du SRAS-CoV-2 pendant la pandémie.
Il existe une lacune dans la recherche liée à l’identification des mutants fonctionnels qui influencent l’évolution des caractéristiques épidémiologiques et pathogènes du SARS-CoV-2. Des études antérieures ont rapporté deux hypothèses évolutives associées au virus COVID-19, qui incluent l’évolution du virus au sein de l’hôte animal et dans la population humaine après un transfert zoonotique.
À ce jour, l’évaluation de la sélection naturelle sur le SRAS-CoV-2 s’est principalement concentrée sur la phase de changement d’hôte, c’est-à-dire de l’animal à l’homme. Dans ce cas, les chercheurs ont étudié la divergence de séquence entre le SARS-CoV-2 et des virus étroitement apparentés, par exemple BatCoV-RaTG13. Il manque une méthode efficace pour évaluer les séquences ancestrales indéterminées, évaluer les infections en grappes du SRAS-CoV-2 et réduire le biais d’échantillonnage.
La majorité des études disponibles ont mené des analyses basées sur les changements de fréquence allélique des mutations individuelles, qui pourraient ne pas avoir eu lieu en raison de la sélection naturelle. Par conséquent, les chercheurs ont déclaré qu’il est important de déterminer les locus mutants candidats de la sélection naturelle. Jusqu’à présent, le dépistage de l’ensemble du génome du SRAS-CoV-2 pour déterminer le paysage évolutif des mutations fonctionnelles et comprendre son effet sur la perspective épidémiologique reste insaisissable.
À propos de l’étude
Les scientifiques se sont récemment concentrés sur la détermination de la sélection naturelle sur l’évolution du SRAS-CoV-2 sur la base d’une nouvelle méthode. Ils ont déclaré que par rapport aux méthodes conventionnelles basées sur les effets fondateurs, les infections virales en grappes et le biais d’échantillonnage des données génomiques virales, la méthode actuelle est considérablement améliorée.
Dans cette étude, les chercheurs ont émis l’hypothèse que la sélection positive continue influence fortement les génomes du SRAS-CoV-2, qui joue un rôle important dans la formation de la dynamique de la pandémie de COVID-19. Cette étude est disponible en tant que prépreuve dans Génomique, protéomique et bioinformatique.
Dans cette étude, les chercheurs ont obtenu des séquences du SRAS-CoV-2 à partir de la nouvelle ressource de coronavirus 2019 et de l’Initiative mondiale sur le partage de toutes les données sur la grippe. Ils comprenaient 3 328 405 séquences de 169 pays. Les scientifiques ont utilisé MUSCLE pour aligner ces séquences et déterminer les mutations nucléotidiques en comparant les séquences avec la séquence de référence, c’est-à-dire la séquence de la souche SARS-CoV-2 d’origine.
Les scientifiques ont divisé ces séquences virales en grappes en fonction de la similarité génomique basée sur la transmissibilité mondiale et les épidémies de regroupement. Ils ont construit un paysage temporel et spatial de mutations au-dessus des grappes, ce qui a aidé à déterminer les mutations qui sont pathogènes et provoquent des symptômes cliniques graves ou altérés.
Résultats
Les chercheurs ont comparé l’excès relatif de substitutions non synonymes et synonymes comme méthode efficace pour déterminer l’effet de la sélection naturelle sur le SRAS-CoV-2. Cette méthode est logiquement similaire au test de McDonald-Kreitman en évolution moléculaire. La méthode proposée dans l’étude actuelle a été appelée la méthode NSRF1, qui compare les polymorphismes génétiques au sein d’une espèce.
NSRF1 est une nouvelle méthode qui détermine l’abondance relative de la protéine Nucleocapsid et Spike (rapport Nm/Sm) entre les mutations avec des fréquences alléliques élevées et faibles. Les chercheurs ont examiné la tendance croissante ou décroissante des rapports Nm/Sm avec les fréquences améliorées des allèles mutants. Dans ce contexte, les scientifiques ont supposé que les mutations avec des fréquences plus élevées ont tendance à subir une plus longue durée de sélection naturelle.
Les résultats de l’étude indiquent que la sélection positive en cours est responsable de l’affinité avec les humains en ce qui concerne la transmissibilité accrue et l’évasion de l’immunité antivirale de l’hôte.
Remarques finales
Les auteurs ont déclaré que l’augmentation ou la diminution proportionnelle du rapport Nm/Sm est un indicateur plus efficace de la sélection naturelle. L’étude actuelle a présenté plusieurs éléments de preuve qui ont montré que les génomes du SRAS-CoV-2 sont limités par la sélection purificatrice pendant la pandémie.
Fait important, l’étude a fourni une liste de 556 mutations en tant que sites cibles putatifs de la sélection naturelle. Les scientifiques ont révélé que les mutations dans la divergence entre les clusters ou la fréquence au sein des clusters améliorent la pathogénicité et l’infectiosité. Cette liste fournit une base pour de futures études liées au traitement clinique.
