Plusieurs études ont été menées pour mieux comprendre la transmission du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) depuis le début de la pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19). La transmission du SRAS-CoV-2 dépend du nombre de particules infectieuses présentes dans l’environnement d’un hôte sensible et/ou de la proximité entre l’hôte infectieux et l’hôte sensible.
Étude: Modélisation de la dynamique intra-hôte et des aérosols du SRAS-CoV-2 : la relation avec l’infectiosité. Crédit d’image : keport / Shutterstock.com
Sommaire
Contexte
Des études utilisant des tests de transcription inverse-amplification en chaîne par polymérase (PCR) en temps réel ont révélé que l’acide ribonucléique (ARN) du SRAS-CoV-2 est également présent dans les aérosols et les surfaces contaminées. Par ailleurs, plusieurs in vitro des études ont suggéré que les particules de SRAS-CoV-2 libérées dans l’environnement sont compétentes pour la réplication et peuvent rester infectieuses jusqu’à trois heures.
La dynamique du SRAS-CoV-2 dans les voies respiratoires supérieures (URT) est déterminée par l’interaction entre l’aptitude virale et les réponses immunitaires de l’hôte une fois l’infection établie. Plus précisément, le rapport ARN sur virus infectieux varie entre 103: 1 et 106 :1 ARN aux unités formant plaque (PFU) tout au long de l’infection.
Les modèles mathématiques intra-hôte développés au cours des deux dernières années pour les infections respiratoires ont été modifiés pour les infections par le SARS-CoV-2. Ces modèles ont aidé à fournir des informations sur l’aptitude relative des variants du SRAS-CoV-2, la relation entre l’infection individuelle et la transmission de la population, l’impact de cette relation sur les tests et les stratégies vaccinales, ainsi que les interventions médicamenteuses potentielles. Cependant, des études sur l’excrétion temporelle d’ARN viral et de virus infectieux dans l’environnement n’ont pas encore été menées.
Dans une nouvelle étude publiée sur le serveur de prépublication bioRxiv,* les chercheurs ont utilisé un modèle mathématique intra-hôte pour déterminer la dynamique de l’ARN viral et des titres de virus infectieux dans les aérosols et l’URT.
À propos de l’étude
L’étude actuelle comprenait des données de deux études d’inoculation précédentes avec des hamsters syriens dorés. La première étude a inclus six hamsters donneurs mâles qui ont été inoculés par voie intranasale avec 8×104 dose inefficace en culture tissulaire (TCID50) du SRAS-CoV-2.
Chaque hamster donneur a été transféré dans une cage avec un hamster naïf. Les titres de virus infectieux, ainsi que l’ARN viral, ont été collectés chaque jour pendant les 14 premiers jours chez les donneurs et les contacts, et leurs poids ont été contrôlés régulièrement.
La deuxième étude comprenait quatre hamsters mâles et quatre femelles qui ont été inoculés avec 105 PFU du SRAS-CoV-2. Des informations sur les titres de virus infectieux, l’ARN viral, le poids et les signes cliniques de la maladie ont été recueillies quotidiennement.
Par la suite, les interactions entre les cellules épithéliales cibles, les cellules épithéliales infectées, les cellules épithéliales exposées, le virus infectieux et l’ARN viral total dans l’URT, ainsi que le virus infectieux et l’ARN viral total dans l’air ont été modélisées. La variabilité du poids a ensuite été intégrée au modèle pour les donneurs et les contacts de la première étude, ainsi que pour les hamsters mâles et femelles de la seconde étude. Enfin, la relation entre les titres de virus infectieux et l’ARN total a été modélisée.
Diagramme pour le modèle Eqs. (3) et (4).
Résultats de l’étude
Les titres de virus infectieux dans les groupes mâles et donneurs ont atteint leur pic 12 à 24 heures après l’inoculation et ont diminué sous la détection de cinq à huit jours. Pour les femelles, les titres infectieux se sont avérés les plus élevés au moment de l’inoculation et ont diminué en dessous de la détection six à huit jours après l’inoculation. L’ARN viral total dans les trois groupes s’est avéré similaire.
Pour le groupe de contact infecté par une dose d’inoculum inconnue, les titres de virus infectieux ont culminé deux à trois jours après l’infection et ont diminué de 6,7 à sept jours après l’infection. Une virémie globale plus faible a été observée chez les contacts par rapport aux donneurs.
Les taux de mortalité des cellules infectées étaient comparables entre tous les groupes, tandis que l’infectiosité s’est avérée plus élevée chez les contacts et les groupes de femmes. Le taux de production de virus infectieux s’est avéré le plus faible chez les femmes suivies des contacts. Dans l’ensemble, les titres de virus infectieux se sont avérés deux fois plus élevés chez les donneurs et les contacts que chez les hommes et les femmes.
On a constaté que les titres de virus infectieux excrétés culminaient 23 à 29 heures après l’inoculation et décroissaient en dessous de la limite de détection 2,4 à 4,9 jours après l’inoculation chez les mâles. Pour les femelles, les titres de virus infectieux excrétés ont culminé quatre heures après l’inoculation et ont diminué en dessous de la limite de détection 2,3 à quatre jours après l’inoculation.
Les taux d’excrétion d’ARN sont similaires chez les hamsters mâles et femelles. Le taux de reproduction variait entre 7,7 et 64 pour les hommes, 0,5 et 0,7 pour les femmes, 4,4 et 17 pour les contacts et 16 et 61 pour les donneurs.
La valeur de l’inoculum pour le groupe de contact variait entre 1,4 et 969 TCDI50/ml. Les valeurs d’aérosol pour les titres de virus infectieux se situaient entre 96 et 222 TCDI50/ml chez les hamsters mâles et 7 à 52 TCDI50/ml chez les hamsters femelles un jour après l’inoculation.
Pour les contacts et donateurs, 109 ARN viral/ml était nécessaire pour une probabilité de 50 % de positivité de la culture cellulaire, tandis que pour les hamsters mâles 106 ARN viral/ml était suffisant. Le rapport ARN viral sur virus infectieux a également augmenté chez les hamsters mâles, les donneurs et les contacts avec le temps, suggérant ainsi que les deux mesures expliquent des processus biologiques différents.
conclusion
L’étude actuelle a examiné la dynamique de l’ARN viral et des titres de virus infectieux dans l’URT et les aérosols. Le modèle décrit ici était capable de déterminer les taux d’excrétion de virus infectieux et d’ARN, les taux de mortalité cellulaire, ainsi que l’infectivité chez les hamsters mâles et femelles, ainsi que chez les hamsters naïfs. Les résultats de cette étude peuvent aider à orienter d’autres interventions.
Limites
L’étude actuelle suppose que les taux de clairance du virus infectieux et de dégradation de l’ARN sont connus. Une deuxième limitation était que l’étude actuelle supposait que tout virus neutralisé conduisait à la production d’ARN. De plus, les différences spécifiques au sexe n’ont pas pu être identifiées correctement en raison des données limitées sur les aérosols chez les hamsters femelles.
*Avis important
bioRxiv 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.
