Les scientifiques développent un modèle pour suivre la charge virale chez les patients COVID-19

Des scientifiques de l’Université de l’Alberta, au Canada, ont développé un modèle pour déterminer les courbes de charge virale spécifiques au patient pour le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2). Les données obtenues à partir de ce modèle peuvent être utilisées dans d’autres modèles de niveau supérieur pour évaluer les impacts physiologiques et pathologiques de l’infection virale et déterminer les risques pour les patients. L’étude est actuellement disponible sur le medRxiv* serveur de pré-impression.

Contexte

La maladie à coronavirus nouvellement émergée 2019 (COVID-19) causée par le SRAS-CoV-2 s’est avérée provoquer une grande variété de symptômes, allant de la toux et de la fièvre légères aux complications pulmonaires et cardiovasculaires graves. Comme d’autres infections virales, la charge virale ou la quantité de virus à l’intérieur du corps est un facteur déterminant majeur de la gravité de la maladie chez les patients COVID-19. Ainsi, le suivi de la charge virale dans le corps d’un patient est une approche essentielle pour traiter l’infection par le SRAS-CoV-2.

Généralement, la progression d’un virus à l’intérieur du corps est classée en trois phases. Dans la phase initiale juste après l’entrée virale, on observe une augmentation rapide et exponentielle de la charge virale, qui est suivie d’une deuxième phase de diminution lente et progressive et d’une troisième phase de diminution rapide et exponentielle de la charge virale, conduisant à la clairance virale . La durée de chaque phase dépend généralement de l’infectivité et de la pathogénicité d’un virus et de la robustesse du système immunitaire de la personne infectée.

Dans l’étude actuelle, les scientifiques ont développé un modèle simple qui détermine les courbes de charge virale spécifiques aux patients.

Courbes de charge virale typiques. La charge virale («titre») est généralement rapportée comme une valeur de dilution, TCID50, qui est nécessaire pour infecter 50% d’une culture cellulaire donnée en (A) échelle absolue et (B) échelle logarithmique. Les zones d’ombre indiquent les trois phases dans lesquelles nous divisons la progression de la charge virale. (C) Paramètres de la fonction de charge virale standard (1) correspondant à A, B, D et E. Courbe de charge virale rapportée dans [12] sont utilisés dans A et B. (DE) Comparaison de la courbe de charge virale du modèle viral cible (2) avec la fonction de charge virale (1). Les courbes de cibles virales montrant les réponses triphasiques et biphasiques sont présentées respectivement en (D) et (E). Les valeurs des paramètres pour la fonction de charge virale adaptée au modèle viral cible sont en C. (F) Paramètres du modèle cible (2) correspondant à D et E.

Étudier le design

Pour développer le modèle, ils ont considéré chaque phase de progression de l’infection à deux moments. La courbe de charge virale a été développée comme un produit de trois fonctions, représentant trois phases principales: la phase de croissance initiale, la phase de décroissance lente intermédiaire et la phase de décomposition rapide finale.

Ils ont ajusté la fonction de charge virale aux données de titre viral obtenues à partir de souris infectées par le virus de la grippe et d’humains et de singes infectés par le SRAS-CoV-2.

Observations importantes

Pour déterminer la fonction de charge virale de l’infection par le virus grippal A, la série chronologique des titres de charge virale obtenus à partir de 10 souris infectées par le virus grippal a été utilisée. En adaptant le modèle aux données de charge virale, les scientifiques ont estimé que la durée approximative des phases 1, 2 et 3 est respectivement de 2,4 jours, 3,2 jours et 1,3 jour.

Pour déterminer la fonction de charge virale de l’infection par le SRAS-CoV-2, les scientifiques ont utilisé des titres de charge virale mesurés quotidiennement chez 23 patients COVID-19. Ils ont observé une variation de la charge virale d’un patient à l’autre au fil du temps, certains patients présentant une infection à long terme de 20 à 25 jours et d’autres une infection à court terme d’environ dix jours. Cependant, la fonction de charge virale qu’ils ont développée a décrit avec succès les trois phases de l’infection virale pour la plupart des patients. Cela indique que le modèle de charge virale peut facilement décrire les courbes de charge virale pour les infections virales à court et à long terme.

Les scientifiques ont également utilisé les données de charge virale obtenues auprès de 9 singes infectés par différentes doses de SRAS-CoV-2. En adaptant la fonction de charge virale aux données des singes infectés, ils ont observé que la durée de la phase de croissance virale initiale est similaire chez tous les singes, indiquant que la quantité initiale de virus n’est pas un facteur déterminant crucial. De plus, ils ont observé qu’il n’y a qu’une seule phase de décomposition avec des taux de décomposition plus élevés chez la plupart des singes. Cependant, chez certains singes, une phase de désintégration initiale rapide et une seconde phase de désintégration lente ont été observées. Cette différence entre la charge virale biphasique et triphasique suggère un fonctionnement efficace du système immunitaire chez certains singes.

Importance de l’étude

Un modèle de fonction de charge virale pratique et simple a été développé dans la présente étude qui peut être facilement adapté aux données de titre de charge virale de l’infection par le virus de la grippe A et l’infection par le SRAS-CoV-2. Selon les scientifiques, ce modèle a de nombreuses applications importantes. Les courbes de charge virale obtenues à partir de ce modèle peuvent être utilisées dans d’autres modèles de niveau supérieur pour analyser les caractéristiques pathologiques d’une infection virale. De plus, le modèle peut être utilisé pour estimer la durée d’une infection virale et les taux de décomposition du virus au niveau de la population, qui sont des mesures vitales pour déterminer les risques pour les patients. Une autre fonction importante du modèle est qu’il peut facilement différencier les répondeurs rapides et les répondeurs lents, ce qui est essentiel pour identifier les individus à haut risque et à faible risque.

*Avis important

medRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas examinés par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, orienter la pratique clinique / les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.