Les coronavirus représentent une source de virus pandémiques

Dans un nouvel article publié sur le journal préimprimé bioRxiv en avril 2020, le chercheur T.Konishi soutient que la famille des coronavirus est une constellation d'agents pathogènes pandémiques, qui comprend le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère qui se propage actuellement (SARS-CoV-2).

Le SRAS-CoV-2 est responsable de la pandémie de COVID-19, qui a rendu malades plus de 3,18 millions de personnes et fait plus de 227 000 morts dans le monde. Le nouveau coronavirus appartient à la même famille dont sont issus les agents responsables des épidémies de SRAS et de MERS.

Nouveau coronavirus SARS-CoV-2 Micrographie électronique à transmission d'une particule de virus SARS-CoV-2, isolée d'un patient. Image capturée et améliorée en couleurs au NIAID Integrated Research Facility (IRF) de Fort Detrick, Maryland. Crédits: NIAID

Comparaison des virus CoV et grippaux

La présente étude compare le génome du SRAS-CoV-2 à celui du virus de la grippe pour explorer sa transmission et déterminer s'il peut constituer une menace future. Le chercheur a utilisé une technique appelée analyse en composantes principales.

Le virus de la grippe et le virus du SRAS-CoV-2 sont similaires à bien des égards. Les deux sont des virus à ARN. Les deux se répliquent via des ARN polymérases dépendantes de l'ARN, qui sont des sources de variation génétique conduisant à la formation de différentes classes et sous-classes du virus.

Cependant, ils sont également différents dans la spécificité avec laquelle ils infectent les hôtes et à quelle vitesse ils mutent.

Pas d'hôte intermédiaire pour CoV?

Par exemple, de nombreux coronavirus de chauve-souris (CoV) peuvent infecter directement l'homme, sans avoir besoin d'un hôte intermédiaire. Ce personnage peut avoir aidé à franchir les barrières des espèces de la chauve-souris à l'homme. Ce phénomène peut également être le reflet d'une pression de sélection plus faible en raison du taux d'infection plus faible.

Chaque coronavirus qui a provoqué une épidémie humaine a une contrepartie similaire chez les chauves-souris ou les chameaux, sans résidus uniques dans les coronavirus qui causent le COVID-19. Même avec le SRAS, seule une petite minorité était différente, avec beaucoup montrant des variations même parmi le CoV des chauves-souris.

Les virus des chauves-souris subissent des variations spontanées à la suite d'erreurs d'édition et de réplication de l'ARN, de sorte que plusieurs variantes sont présentes même chez les chauves-souris. Cela rend la frontière entre les chauves-souris et les virus humains très mince, contrairement à ce que l'on pourrait attendre des études in vitro en raison de la forte tendance à la variation, qui permet à l'adaptation de se produire une fois l'infection établie.

Les intermédiaires ne sont donc pas strictement nécessaires, car il n'est pas nécessaire que des mutations adaptatives cumulatives se produisent pour infecter l'homme. Même s'ils sont nécessaires, leur rôle principal pourrait être d'amplifier la dose de virus nécessaire et la fréquence de contact.

Pour éviter le développement d'hôtes intermédiaires, les auteurs conseillent d'éloigner les animaux vivants des animaux infectés. Les personnes qui entrent fréquemment en contact avec des animaux sauvages ne devraient pas être autorisées à vivre dans une grande ville. Les premiers cas doivent être identifiés pour éviter une épidémie humaine.

Mutations rapides

Les coronavirus dans leur ensemble ne varient pas autant ou aussi rapidement que les virus de la grippe. Les coronavirus qui surviennent chez l'homme sont différents. Ils subissent assez souvent des mutations annuelles (comme le virus de la grippe H).

Si cela se produit chaque année, sa nature hautement infectieuse couplée à des changements génomiques peut provoquer des épidémies répétées de se propager toutes les quelques années. Certains types de CoV provoquent une infection des voies respiratoires supérieures chez l'homme, comme le rhume, mais aussi une pneumonie sévère.

Le carquois de coronavirus n'est pas encore vide. Il existe de nombreux autres CoV qui peuvent provoquer une infection humaine. Comme le virus de la grippe, les coronavirus sont des virus à ARN, mais avec un seul brin d'ARN contrairement au génome grippal à huit segments.

Ils sont environ 15 fois moins infectieux, en moyenne, que les virus grippaux. Cependant, certains comme le MERS ou le SRAS-CoV et le virus actuel sont beaucoup plus infectieux que les plus anciens et provoquent ainsi des épidémies.

Coronavirus du syndrome respiratoire du Moyen-Orient – Crédit d'image: Centre européen de prévention et de contrôle des maladies (ECDC)

Classes de CoV – divergence génétique

SARS-CoV et SARS-CoV-2 sont des sous-classes de Sarbecovirus. Cependant, les chercheurs ont constaté que les classes d'Alphacoronavirus et de Betacoronavirus étaient également larges. Le Gammacoronavirus et le Deltacoronavirus sont principalement le CoV des oiseaux, tandis que le CoV des mammifères semble provenir du CoV des chauves-souris (Norbecovirus).

Les coronavirus humains (HCoV) se trouvent dans les classes Embecovirus, Alphacoronavirus et Dubinacovirus, tandis que les MERS et SARS CoV appartiennent à des classes plus récentes, le Merbecovirus et le Sarbecovirus, respectivement.

Tous ceux-ci contiennent de nombreuses insertions et suppressions (indels) de cadres de lecture ouverts plus petits. Les différentes classes sont rapprochées dans le graphique de variation génétique. Cependant, les virus grippaux sont largement séparés selon l'hôte. Il existe une grande différence entre la divergence des coronavirus et celle des virus grippaux.

Briser les barrières des espèces

Les chercheurs disent que «les coronavirus peuvent apparemment franchir les barrières du type cellulaire, des tissus et des espèces hôtes avec une relative facilité.»

La raison pourrait être que la protéine de pointe du CoV est plus adaptable aux différences d'hôte que la protéine d'hémagglutinine du virus de la grippe. Cela pourrait réduire la pression de sélection et donc la divergence.

Le CoV montre des changements, mais pas des virus grippaux, en raison de la capacité de ces derniers à remplacer les molécules d'ARN entre les virus. Le CoV ne peut pas transcrire le génome en ADN double brin, ce qui signifie qu'il utilise d'autres mécanismes. Il peut s'agir d'un épissage d'ARN nucléaire ou d'une interférence d'ARN, qui peuvent tous deux provoquer des indels fréquents.

Pourquoi la variation génétique se produit-elle?

La variation génétique du virus est due à plusieurs pressions de sélection, pour maintenir leur fonction en évitant les mutations non fonctionnelles; préserver l'infectiosité face à l'immunité de l'hôte à propagation rapide, en mutant constamment comme la grippe A; et pour infecter de nouveaux hôtes par des altérations de l'appareil de fixation des récepteurs cellulaires ainsi que des adaptations génétiques à l'hôte; et enfin, pour induire un grand nombre d'infections asymptomatiques et ainsi éviter le confinement.

Les CoV provoqueront-ils de futures pandémies?

Contrairement aux éclosions antérieures de coronavirus, le SRAS-CoV-2 possède les conditions nécessaires pour provoquer une pandémie, comme les virus de la grippe. C'est assez contagieux. Elle n'induit pas rapidement l'immunité collective. Il n'est pas soumis à de fortes pressions de sélection.

Si tel est le cas, il est tout à fait possible que le virus persiste chez l'homme et continue de provoquer des épidémies de propagation toutes les quelques années. Déjà, le SRAS-CoV-2 a donné naissance à 30 souches et classes multiples dans les mois qui ont suivi le début de la pandémie.

Les changements pourraient entraîner une meilleure adaptation aux humains, réduire l'immunité du troupeau ou réduire le taux de mortalité. Cependant, les CoV ont une durée de vie plus courte que les virus grippaux. Ils ont également des cadres de lecture ouverts (ORF) plus petits, ce qui signifie une variabilité réduite.

Cela pourrait donc être une excellente cible pour induire une immunité collective et pour le développement de vaccins, car ils sont conservés dans la plupart des CoV. La protéine de pointe du CoV est trop variable et pourrait en revanche provoquer des effets indésirables accrus en présence d'anticorps.

Les auteurs résument: «Si le SRAS-CoV-2 modifie son génome comme le type Influenza H, il se propagera à plusieurs reprises toutes les quelques années. En outre, la famille des coronavirus compte de nombreux autres candidats pour des pandémies ultérieures. »