Le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) continue de se transmettre dans le monde après son identification initiale à Wuhan, en Chine, fin décembre 2019. Malgré le développement de vaccins contre le SRAS-CoV-2, plusieurs de nouvelles variantes avec des mutations d’échappement sont apparues, capables de résister à la neutralisation par des anticorps provoqués par une infection par des variantes précédentes.
Une nouvelle étude en cours d’examen dans la revue Nature Portfolio et actuellement publiée sur le Place de la Recherche* Le serveur de préimpression explore les profils mutationnels des personnes infectées par le SRAS-CoV-2, y compris celles infectées par différentes lignées virales et celles qui ont subi des infections percées (BTI) après avoir reçu différents vaccins contre la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19).
Étude: Diversité intra-hôte des lignées SARS-Cov-2 et effet de la vaccination. Crédit d’image : vchal/Shutterstock.com
Sommaire
Introduction
Même si la plupart des pays ont connu une ou plusieurs vagues d’infection par le SRAS-CoV-2, de nouvelles variantes continuent d’apparaître et de provoquer de nouvelles vagues de COVID-19. Bon nombre de ces variantes du SRAS-CoV-2 possèdent des mutations dans la protéine de pointe qui les aident à échapper à l’immunité de l’hôte, qu’elles soient acquises par une infection naturelle, une vaccination ou les deux.
La présente étude rapporte les effets de la vaccination sur les mutations adaptatives virales. Ces types de mutations surviennent à la suite d’erreurs dans la réplication du génome viral ou à cause de dommages ou de modification de l’acide ribonucléique viral (ARN). Ces mutations peuvent devenir fixes, soit par dérive génétique, soit par un processus stochastique, soit par sélection naturelle.
Des recherches antérieures indiquent que relativement peu de virions sont transmis entre les hôtes. Cela limite le nombre de virions porteurs d’une mutation à basse fréquence pouvant infecter un hôte secondaire et limite l’utilité des variants mononucléotidiques intra-hôte (iSNV) dans la recherche des contacts. Néanmoins, les iSNV peuvent être utilisés pour aider à comprendre comment de telles mutations surviennent au sein d’un hôte en raison de diverses pressions de sélection.
L’infection prolongée par le SRAS-CoV-2, qui a été documentée chez des hôtes immunodéprimés, permet aux mutants viraux de se produire plus rapidement et d’encourager la fixation de ces mutations.
Les caractéristiques pour l’étude actuelle ont été acquises de la surveillance génomique globale de SARS-CoV-2. À cette fin, les chercheurs ont examiné plus de 2 000 échantillons génomiques séquencés de Hong Kong de la mi-2020 au début 2021.
Les chercheurs ont également exploré les variantes Alpha, Delta, Omicron, ainsi que d’autres variantes du SRAS-CoV-2 qui n’ont pas été désignées comme variantes préoccupantes (VOC), ainsi que les BTI après vaccination avec l’acide ribonucléique messager Pfizer/BioNTech (ARNm ) vaccin ou vaccins CoronaVac.
Résultats de l’étude
Pris ensemble, plus de 2 700 iSNV ont été identifiés, dont plus de 60 % étaient non synonymes dans plus de 50 % des échantillons. Ainsi, le taux moyen d’occurrence était de 1,33 par échantillon.
Ces mutations se sont produites sur plus de 2 000 sites ; cependant, près de 90 % de ces sites ont été trouvés dans un seul échantillon. Ainsi, la plupart de ces mutations sont sporadiques plutôt que répétitives, ce qui devrait se produire à des points chauds spécifiques. Notamment, la plupart des iSNV se sont produits dans les gènes ORF7a et ORF8.
En général, les échantillons avec une charge virale plus élevée avaient moins d’iSNV ; cependant, il n’y avait aucune corrélation entre le temps écoulé depuis l’apparition des symptômes ou la fréquence des allèles mineurs. En fait, avec des échantillons qui avaient un seuil de cycle (Ct) de 25 ou moins, le nombre d’iSNV n’avait aucune corrélation significative avec le Ct.
Des changements d’édition/dommages associés à l’ARN ont été observés et peuvent être le résultat d’une surabondance d’espèces réactives de l’oxygène (ROS).
Cinq iSNV appartenant à différentes lignées ont été partagés entre différents patients après avoir reçu différents vaccins. Cela suggère une homoplasie de mutation plutôt que la transmission de la même souche.
L’incidence de l’iSNV était corrélée à l’étendue du nombre de sites mutationnels par échantillon. Plus le nombre d’iSNV est élevé, plus l’intensité du spectre de mutation est grande, qui est définie comme la fréquence des mutations trouvées à chaque site de l’échantillon. La diversité des nucléotides a également été évaluée.
Avec des échantillons contenant des COV provenant de personnes non vaccinées, l’incidence des mutations intra-hôte était plus élevée que pour les échantillons sans COV. Cela suggère que la composition génétique du SRAS-CoV-2 influence le taux de mutation au sein de l’hôte.
La diversité nucléotidique était également plus élevée par rapport aux échantillons non vaccinés non COV. Pour les non-COV non vaccinés, cette mesure a montré un excès de polymorphisme synonyme, signe d’une sélection purificatrice au niveau du génome entier. Cela n’a pas été observé pour les échantillons de COV non vaccinés.
Les pressions de sélection purifiantes semblent avoir un impact sur les mutations intra-hôte du SRAS-CoV-2. Ceux-ci peuvent survenir en raison de dommages ou d’édition d’ARN, peut-être à cause d’environnements enrichis en ROS.
Pour la protéine de pointe, une sélection positive a été observée avec des échantillons Alpha et Delta non vaccinés, tandis qu’une sélection purificatrice a été observée pour des échantillons non COV. Ainsi, l’infection par les COV peut entraîner une variation génétique accrue au sein de l’hôte avec une sélection purificatrice plus faible pour la protéine de pointe dans ces lignées par rapport aux non-COV.
L’impact de la vaccination
La vaccination semble augmenter la sélection purificatrice des iSNV au sein de l’hôte pour les COV mais pas pour les non-COV. Après réception du vaccin Comirnaty, le taux de mutation intra-hôte et la diversité des nucléotides sont améliorés aux niveaux du génome complet et du gène de pointe, bien qu’il ne contienne que le gène de pointe. Cela pourrait être dû à sa suppression accrue de la réplication virale.
L’incidence plus élevée d’iSNV dans les échantillons BTI après une primo-vaccination est observée pour le Delta VOC mais pas pour Omicron. Bien que cela puisse être dû à un laps de temps plus long entre la deuxième dose du vaccin et la date de prélèvement chez les patients Omicron, cela pourrait également être le résultat d’une augmentation des titres d’anticorps neutralisants contre Delta par rapport à Omicron.
L’abondance était similaire dans tous les échantillons Delta et était indépendante du statut vaccinal. La diversité des nucléotides n’était pas nettement plus élevée, ce qui suggère que les gènes de ces échantillons n’ont pas montré un taux accru de mutation à la suite de la vaccination.
La sélection purificatrice était plus élevée au niveau du génome complet après la vaccination Comirnaty dans les BTI Delta et Omicron et était principalement due à des mutations non synonymes. Pour le gène spike, aucune pression de sélection positive n’a été observée dans ces échantillons ; cependant, la sélection purificatrice était plus élevée. Autrement dit, la vaccination Comirnaty pourrait augmenter la diversité des nucléotides synonymes dans la plupart des régions du génome, y compris ORF1ab, ORF7a et la protéine d’enveloppe (E).
La vaccination CoronaVac a été associée à la sélection purificatrice au niveau du gène de pointe uniquement, peut-être parce qu’elle est moins immunogène.
Les mutations intra-hôte n’ont pas été affectées par la pression de sélection due à des facteurs immunitaires. De plus, ces types de mutations ne chevauchaient pas les mutations d’échappement connues sur les épitopes neutralisants du gène de pointe ou les épitopes des récepteurs des lymphocytes T. Dans un échantillon, une mutation dans le domaine N-terminal (NTD) chevauchait le site superantigénique ; cependant, cette mutation n’a été observée à aucun autre endroit.
Conséquences
Les résultats de l’étude corroborent ceux précédemment rapportés décrivant une faible incidence d’iSNV dans les échantillons obtenus à partir de patients COVID-19. La charge virale dans chaque échantillon est corrélée négativement avec le taux de mutations intra-hôte, ce qui indiquerait un faux biais vers des taux élevés d’iSNV lorsque la charge virale est très faible. Pour éviter cela, un seuil Ct de 25 ou moins est optimal.
Le taux de mutation intra-hôte dépend en partie du génome viral, les COV présentant des taux plus élevés et une diversité de nucléotides en raison de leur plus grande capacité à héberger des changements de séquence améliorant la condition physique. Ceci est justifié par leur transmissibilité accrue et l’émergence de multiples sous-variantes.
Les mutations VOC ne semblent pas se développer de manière convergente, ces mutations étant observées au niveau de base uniquement dans les échantillons non-COV. Seules trois mutations dans les échantillons vaccinés se chevauchaient avec des sites de mutation d’échappement sur la protéine de pointe avec une faible pression des lymphocytes T.
Ainsi, les pressions induites par la vaccination peuvent ne pas favoriser les variants d’échappement. À l’inverse, la vaccination peut empêcher l’émergence de variants en limitant l’espace pour les changements de séquence protéique, comme le démontre la limitation apparente de la diversité des nucléotides synonymes. Les effets de l’immunité hybride doivent être abordés dans les recherches futures.
*Avis important
Place de la recherche 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.
