Une équipe de scientifiques des États-Unis a récemment prédit les mutations du conducteur qui pourraient apparaître dans les futures variantes du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2). La prédiction est basée sur les données de surveillance génétique actuellement disponibles sur les mutations d’acides aminés présentes dans les variantes du SRAS-CoV-2. Une description détaillée de l’étude est actuellement disponible sur le site medRxiv* serveur de préimpression.
Sommaire
Arrière-plan
Avec la progression de la pandémie de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), plusieurs mutations sont apparues dans les séquences protéiques du SARS-CoV-2. La majorité de ces mutations restent neutres et n’améliorent donc pas l’aptitude fonctionnelle et/ou immunogène du SARS-CoV-2. Cependant, les mutations qui apparaissent sous une pression de sélection positive peuvent potentiellement augmenter la fitness virale et ainsi contribuer à l’évolution virale. Ces mutations motrices sont principalement responsables de l’émergence de nouvelles variantes virales avec des avantages fonctionnels et immunogènes.
Parmi les variantes du SRAS-CoV-2, certaines sont désignées comme les « variantes préoccupantes (VOC) » et certaines comme la « variante d’intérêt (VOI) » en fonction de l’étendue des impacts cliniques négatifs qu’elles exercent. La majorité des COV contiennent de multiples mutations de pointe qui sont significativement associées à une infectivité, une virulence et/ou une capacité d’échappement immunitaire accrues. Ainsi, l’identification précoce des mutations motrices susceptibles d’apparaître dans les futurs COV/VOI serait un grand avantage pour les stratégies de santé publique.
Dans la présente étude, les scientifiques ont analysé les données de surveillance génomique actuellement disponibles pour prédire les mutations potentielles du conducteur qui pourraient apparaître dans les futures variantes du SRAS-CoV-2. Ils ont émis l’hypothèse que la prédiction aidera à identifier les mutations motrices dominantes qui sont responsables de l’évolution virale au fil du temps.
Pour la modélisation des prévisions, ils ont testé l’importance de caractéristiques comprenant l’épidémiologie, l’évolution, l’immunologie et la modélisation de séquences de protéines basées sur les réseaux neuronaux. Plus précisément, ils ont défini les modèles de transmission rapide des mutations aux niveaux mondial et régional, et ont expliqué l’importance prédictive relative des mutations des acides aminés en ce qui concerne l’immunité, la transmissibilité, l’évolution et l’épidémiologie. En utilisant les informations historiques des vagues précédentes, ils ont effectué un backtesting d’un modèle de prévision qui prédit la transmission future des mutations. Enfin, ils ont démontré comment les mutations prédites peuvent potentiellement influencer les anticorps cliniques.
Transmission de mutations diffuses
Les scientifiques ont analysé plus de 900 000 séquences de pointes pour définir la transmission mutationnelle au sein des COV/VOI du SARS-CoV-2 aux niveaux mondial et régional. Ils ont défini les « mutations de propagation » comme un facteur de changement de fréquence spécifié dans plusieurs pays au cours de la 3rd vague de pandémie, en utilisant les données des trois mois précédents comme référence.
Par exemple, ils ont estimé que la fréquence d’une mutation potentiellement transmissible P681R a augmenté de 4 fois dans 15 pays et de 20 fois dans 7 pays. Cette mutation est actuellement prédominante dans les variantes B.1.617.1/2/3 du SARS-CoV-2. Prises ensemble, ces observations indiquent que le modèle de prévision a détecté avec succès l’augmentation de la fréquence du P681R bien avant l’émergence des cas de COVID-19 associés au P681R en Inde.
De même, les scientifiques ont analysé les schémas de transmission mutationnelle au niveau régional aux États-Unis. En plus des mutations bien documentées, ils ont identifié un panel de mutations moins connues, dont T478K. Cette mutation semblait avoir une fréquence fortement augmentée dans certaines régions des États-Unis. Dans l’ensemble, en utilisant le modèle de prévision, ils ont identifié puissamment la dynamique des mutations dans les variantes du SRAS-CoV-2, ainsi que déterminé la transmission de mutations moins documentées aux niveaux mondial et régional.
Caractérisation des mutations étalées
Les scientifiques ont identifié les caractéristiques des mutations qui peuvent prédire l’émergence de variantes virales potentielles. En se concentrant spécifiquement sur le domaine de liaison au récepteur de pointe (RBD), ils ont identifié que l’affinité de liaison de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) et l’affinité de liaison épitope-anticorps pourraient potentiellement prédire la propagation mutationnelle.
Contrairement aux caractéristiques biologiques, les caractéristiques épidémiologiques, y compris le « score de l’indice de performance environnementale (EPI) » ont montré la capacité prédictive la plus élevée. En analysant l’expansion de la lignée et les mutations récurrentes à l’aide de la métrique EPI, les scientifiques ont indiqué que l’aptitude virale est améliorée par une mutation spécifique.
Dans l’ensemble, en analysant un panel de différentes caractéristiques biologiques et épidémiologiques des mutations d’acides aminés, ils ont conclu que la prédiction la plus efficace de la propagation mutationnelle pouvait être faite à partir de l’immunité, de la transmissibilité, de l’évolution, du modèle de langage et des caractéristiques épidémiologiques.
Émergence de variantes virales
En analysant la dynamique mondiale et régionale des mutations, les scientifiques ont observé que les métriques épidémiologiques mondiales sont meilleures que les métriques au niveau de l’État pour prédire la propagation des mutations au niveau de l’État.
Surtout, en utilisant le modèle de prévision, ils ont prédit avec succès les mutations potentielles liées aux COV pendant plus de 5 mois avant d’atteindre une fréquence globale de 1%.
Prédiction de la propagation mutationnelle
En utilisant des mesures globales sur les données actuelles, les scientifiques ont préparé un panel de 22 mutations prévues qui pourraient potentiellement contribuer aux COV du SARS-CoV-2 au cours des prochains mois. Ils ont observé que les mutations les plus prévues sont associées à une augmentation constante de la fréquence au niveau mondial. De plus, ils ont identifié que certaines de ces mutations interfèrent avec la capacité de liaison des anticorps cliniques.
Ces mutations prévues ne sont pas présentes dans les variantes virales actuellement en circulation, telles que B.1.1.7, B.1.351, P.1 ou B.1.427/B.1.429. Sur la base de la prédiction, les scientifiques suggèrent que pour une meilleure gestion de la pandémie, une éventuelle contribution des principales mutations prévues à l’infectivité virale ou à la capacité d’évasion immunitaire devrait être analysée en priorité.
*Avis important
medRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, orienter la pratique clinique/le comportement lié à la santé, ou traités comme des informations établies.
