L'analyse de réseau phylogénétique fournit un «instantané» des origines de COVID-19

Des chercheurs de Cambridge, du Royaume-Uni et d'Allemagne ont reconstruit les premières « voies d'évolution » du COVID-19 chez l'homme – alors que l'infection se répandait de Wuhan en Europe et en Amérique du Nord – en utilisant des techniques de réseau génétique.

En analysant les 160 premiers génomes viraux complets à séquencer à partir de patients humains, les scientifiques ont cartographié une partie de la propagation originale du nouveau coronavirus à travers ses mutations, ce qui crée différentes lignées virales.

Il y a trop de mutations rapides pour tracer soigneusement un arbre généalogique COVID-19. Nous avons utilisé un algorithme de réseau mathématique pour visualiser simultanément tous les arbres plausibles. Ces techniques sont principalement connues pour cartographier les mouvements des populations humaines préhistoriques à travers l'ADN. Nous pensons que c'est la première fois qu'ils sont utilisés pour tracer les voies d'infection d'un coronavirus comme COVID-19. « 

Dr Peter Forster, généticien, auteur principal, Université de Cambridge

L'équipe a utilisé des données de génomes de virus échantillonnés à travers le monde entre le 24 décembre 2019 et le 4 mars 2020. La recherche a révélé trois «variantes» distinctes de COVID-19, consistant en des grappes de lignées étroitement apparentées, qu'ils étiquettent «A», » B 'et' C '.

Forster et ses collègues ont découvert que le type de COVID-19 le plus proche de celui découvert chez les chauves-souris – le type «A», le «génome d'origine du virus humain» – était présent à Wuhan, mais ce n'était étonnamment pas le type de virus prédominant de la ville.

Des versions mutées de «A» ont été observées chez des Américains qui auraient vécu à Wuhan, et un grand nombre de virus de type A ont été découverts chez des patients américains et australiens.

Le principal type de virus de Wuhan, «B», était répandu chez les patients de toute l'Asie de l'Est. Cependant, la variante n'a pas voyagé bien au-delà de la région sans autres mutations – impliquant un « événement fondateur » à Wuhan, ou une « résistance » contre ce type de COVID-19 en dehors de l'Asie de l'Est, affirment les chercheurs.

La variante «C» est le principal type européen, trouvée chez les premiers patients de France, d'Italie, de Suède et d'Angleterre. Elle est absente de l'échantillon de la partie continentale chinoise de l'étude, mais observée à Singapour, à Hong Kong et en Corée du Sud.

La nouvelle analyse suggère également que l'une des premières introductions du virus en Italie a eu lieu via la première infection allemande documentée le 27 janvier, et qu'une autre voie d'infection précoce italienne était liée à un « cluster de Singapour ».

Surtout, les chercheurs disent que leurs techniques de réseautage génétique ont tracé avec précision les voies d'infection établies: les mutations et les lignées virales ont rejoint les points entre les cas connus.

En tant que tels, les scientifiques soutiennent que ces méthodes « phylogénétiques » pourraient être appliquées au tout dernier séquençage du génome du coronavirus pour aider à prédire les futurs points chauds mondiaux de transmission et d'augmentation des maladies.

L'analyse du réseau phylogénétique a le potentiel d'aider à identifier les sources d'infection COVID-19 non documentées, qui peuvent ensuite être mises en quarantaine pour contenir la propagation de la maladie dans le monde entier. « 

Dr Peter Forster, membre du McDonald Institute of Archaeological Research de Cambridge, ainsi que de l'Institut de formation continue de l'Université

Les résultats sont publiés aujourd'hui dans la revue Actes de l'Académie nationale des sciences (PNAS). Le logiciel utilisé dans l'étude, ainsi que les classifications de plus de 1 000 génomes de coronavirus et leur dénombrement, sont disponibles gratuitement sur http: // www.technologie Fluxus.com.

La variante «A», la plus proche du virus trouvé à la fois chez les chauves-souris et les pangolins, est décrite comme «la racine de l'épidémie» par les chercheurs. Le type «B» est dérivé de «A», séparé par deux mutations, puis «C» est à son tour une «fille» de «B».

Les chercheurs disent que la localisation de la variante « B » en Asie de l'Est pourrait résulter d'un « effet fondateur »: un goulot d'étranglement génétique qui se produit lorsque, dans le cas d'un virus, un nouveau type est établi à partir d'un petit groupe isolé d'infections.

Forster soutient qu'il existe une autre explication qui mérite d'être examinée.

Le virus de type B de Wuhan pourrait être adapté sur le plan immunologique ou environnemental à une grande partie de la population de l'Asie de l'Est. Il faudra peut-être muter pour surmonter la résistance en dehors de l'Asie de l'Est. Nous semblons voir un taux de mutation plus lent en Asie de l'Est qu'ailleurs, dans cette phase initiale.

Le réseau viral que nous avons détaillé est un instantané des premiers stades d'une épidémie, avant que les voies évolutives de COVID-19 ne soient obscurcies par un grand nombre de mutations. C'est comme attraper une supernova naissante dans l'acte. « 

Dr Peter Forster, généticien, auteur principal, Université de Cambridge

Depuis aujourd'hui PNAS a été menée, l'équipe de recherche a étendu son analyse à 1 001 génomes viraux. Bien qu'il n'ait pas encore été évalué par des pairs, Forster dit que les derniers travaux suggèrent que la première infection et la propagation chez l'homme de COVID-19 s'est produite entre la mi-septembre et le début décembre.

Les méthodes de réseau phylogénétique utilisées par les chercheurs – permettant la visualisation de centaines d'arbres évolutifs simultanément dans un graphique simple – ont été mises au point en Nouvelle-Zélande en 1979, puis développées par des mathématiciens allemands dans les années 1990.

Ces techniques ont été portées à l'attention de l'archéologue, le professeur Colin Renfrew, co-auteur du nouveau PNAS en 1998. Renfrew a ensuite créé l'un des premiers groupes de recherche en archéogénétique au monde à l'Université de Cambridge.