En fouillant profondément dans les habitats des chauves-souris, les scientifiques découvrent comment les coronavirus évoluent, migrent et traversent les espèces, mettant ainsi en lumière les origines de la pandémie et les risques futurs.
Étude : Origine et transmission inter-espèces des coronavirus de chauve-souris en Chine. Crédit d'image : Carl Allen/Shutterstock
Dans une étude récente publiée dans la revue Communications naturellesun groupe de chercheurs a étudié l'évolution, la transmission inter-espèces et la dispersion des coronavirus de chauve-souris (CoV) en Chine, a identifié des points chauds de diversité évolutive et a retracé les origines du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2).
Sommaire
Arrière-plan
Les CoV sont des virus à acide ribonucléique (ARN) provoquant des maladies respiratoires et entériques chez les humains et les animaux, tous les CoV infectant les humains étant d'origine zoonotique, provenant souvent de chauves-souris. Leur grande taille de génome, leurs taux de recombinaison élevés et leur plasticité génomique facilitent la transmission inter-espèces et leur adaptation rapide, conduisant à des épidémies telles que le SRAS-CoV, le coronavirus du syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS-CoV) et le SRAS-CoV-2. Chauves-souris, en particulier le genre Rhinolophushébergent divers Alpha-CoV (α-CoV) et Beta-CoV (β-CoV), avec des points chauds dans des régions comme la Chine, où la riche faune de chauves-souris et la biogéographie unique amplifient les risques de débordement. L’étude souligne que ces traits évolutifs, combinés au contexte écologique du sud et du sud-ouest de la Chine, rendent ces régions particulièrement importantes pour comprendre la dynamique du CoV. Des recherches plus approfondies sur la macroévolution et la dynamique de transmission du CoV des chauves-souris sont essentielles pour comprendre le potentiel zoonotique et améliorer la prévention des pandémies grâce à des stratégies ciblées de surveillance et de préparation.
À propos de l'étude
Dans la présente étude, entre 2010 et 2015, des écouvillons oraux et rectaux et des boulettes fécales de chauves-souris ont été collectés dans les provinces chinoises, notamment Anhui, Pékin, Hainan, Hubei, Guangdong, Guangxi, Yunnan et d'autres. Un échantillonnage non létal a été réalisé à l'aide de filets japonais, les chauves-souris étant relâchées immédiatement après la collecte. Des poinçons d'aile ont été prélevés pour le code-barres de l'acide désoxyribonucléique (ADN). Les protocoles de manipulation des chauves-souris étaient conformes aux directives des comités institutionnels de protection et d'utilisation des animaux (IACUC) de l'Université Tufts et de l'Institut de virologie de Wuhan, Académie chinoise des sciences. Les échantillons ont été conservés à −80 degrés Celsius.
L’ARN a été extrait à l’aide du kit High Pure Viral RNA (Roche) et une réaction en chaîne par polymérase-transcription inverse hémi-nichée en une étape (RT-PCR) a ciblé le gène de l’ARN polymérase ARN-dépendant (RdRp) pour la détection du CoV. Les produits PCR ont été séquencés et confirmés par clonage ou code-barres, garantissant ainsi la fiabilité des données. L'ensemble de données comprenait 589 nouvelles séquences et 616 provenant de la base de données de séquences génétiques (GenBank) et de l'Initiative mondiale sur le partage des données sur la grippe aviaire (GISAID).
Les séquences ont été alignées et analysées phylogénétiquement à l’aide du logiciel BEAST (Bayesian Evolutionary Analysis Sampling Trees). Sur la base de la diversité des mammifères, les sites d'échantillonnage ont été regroupés en six régions zoogéographiques. Les états ancestraux de la famille hôte, du genre et de la région ont été reconstruits, et les transitions significatives entre hôtes ou régions ont été évaluées à l'aide de facteurs Bayes. L’étude reconnaît que le recours à des séquences partielles de RdRp, bien qu’efficace, limite la profondeur de l’analyse phylogénétique et peut exclure des variantes très divergentes du CoV.
Les mesures de diversité phylogénétique ont révélé des modèles régionaux et spécifiques à l'hôte de diversité CoV, les tests Mantel mettant en évidence les corrélations entre la différenciation génétique virale, la phylogénie de l'hôte et l'isolement géographique.
Résultats de l'étude
Un total de 589 séquences partielles du gène RdRp ont été générées à partir d’écouvillons rectaux de chauves-souris collectés dans toute la Chine et combinés avec 608 séquences de CoV de chauve-souris et 8 séquences de CoV de pangolin provenant de bases de données publiques, notamment GenBank et GISAID. Deux ensembles de données ont été préparés : l'un basé sur les taxons hôtes et l'autre sur les sites d'échantillonnage, classés en six régions zoogéographiques reflétant la diversité des mammifères plutôt que les frontières administratives. Ces régions comprenaient le sud-ouest (SW), le nord (NO), le centre (CE), le sud (SO), le centre-nord (CN) et l'île de Hainan (HI).
L’ensemble de données hôte contenait 676 séquences α-CoV de 40 espèces de chauves-souris et 503 séquences β-CoV de 29 espèces de chauves-souris. L’ensemble de données géographiques comprenait des séquences de 21 provinces pour les α-CoV et de 20 provinces pour les β-CoV. Des analyses ont également été menées sur des sous-ensembles aléatoires de séquences afin de réduire les biais d'échantillonnage et d'assurer une représentation uniforme.
L'analyse phylogénétique bayésienne suggère que les α-CoV sont probablement originaires de rhinolophid (chauves-souris fer à cheval) et vespertilionidé (chauves-souris du soir), tandis que les β-CoV étaient liés à vespertilionidé et ptéropode (chauves-souris frugivores). De fréquents événements de transmission inter-espèces ont été observés, les α-CoV présentant des taux plus élevés de changement d’hôte inter-famille et inter-genre par rapport aux β-CoV. Les Rhinolophidae et les Miniopteridae (chauves-souris à longs doigts) étaient les donneurs les plus fréquents d'α-CoV, alors que Rhinolophidés dominés en tant que donneurs et receveurs de β-CoV.
Les analyses spatio-temporelles ont révélé des voies de dispersion significatives pour les α-CoV et les β-CoV en Chine. L’OS est devenu une plaque tournante importante de la migration CoV, avec les mouvements sortants et entrants les plus élevés. Les α-CoV ont démontré des taux de migration plus élevés que les β-CoV, les régions SW et HI présentant une diversité endémique distincte. Le sud et le sud-ouest de la Chine ont été identifiés comme refuges pendant les périodes glaciaires, contribuant ainsi à la persistance et à la diversification à long terme des CoV de chauve-souris dans ces régions.
Le regroupement phylogénétique, évalué à l'aide de la distance phylogénétique moyenne (MPD) et de la distance moyenne des taxons les plus proches (MNTD), a mis en évidence une forte structuration entre les familles de chauves-souris et les régions zoogéographiques. Les régions SW et HI ont montré la distinction évolutive la plus élevée pour les deux genres CoV. Les tests Mantel ont révélé des corrélations significatives entre la différenciation génétique et la distance géographique pour les α-CoV et les β-CoV, les β-CoV montrant également des corrélations avec la phylogénie de l'hôte.
Conclusions
L’analyse phylogénétique des CoV de chauves-souris échantillonnées en Chine a révélé une diversité significative, avec 11 genres de chauves-souris sur 17 hébergeant à la fois des α-CoV et des β-CoV. Le SRAS-CoV-2 provient probablement d'un clade de virus trouvés chez les chauves-souris fer à cheval (Rhinolophus spp.), principalement dans la province du Yunnan. Cependant, l’étude note que les limites d’échantillonnage et la proximité des sites de collecte avec les frontières internationales suggèrent que les virus progéniteurs pourraient également provenir du Myanmar, du Laos ou d’autres pays voisins.
Les résultats soulignent le besoin urgent d'une surveillance ciblée dans le sud de la Chine et en Asie du Sud-Est, en se concentrant particulièrement sur Rhinolophus et Hipposideros les chauves-souris, qui jouent un rôle central dans les événements de transmission inter-espèces. L’étude souligne également l’importance de comprendre les caractéristiques biologiques des α-CoV, qui présentent un potentiel de changement d’hôte et un risque zoonotique plus élevés que les β-CoV.
