La pandémie actuelle de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) s’est produite en raison de la propagation zoonotique d’un nouveau coronavirus, à savoir le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2). Cette pandémie a mis en évidence l’importance de comprendre comment les agents pathogènes (par exemple, les bactéries, les champignons et les virus) et les hôtes co-évoluent en réponse les uns aux autres.
Sommaire
Arrière plan
Sur la base de l’analyse évolutive, les chercheurs ont rapporté que les hôtes subissent une pression immense en raison des protéines ciblées lors de l’infection. En réponse à cet événement, elles évoluent naturellement, de sorte que les protéines ne sont plus ciblées par les pathogènes.
Plusieurs études ont indiqué que les chauves-souris sont un réservoir potentiel de virus infectieux émergents, en particulier les coronavirus. Ces études ont révélé que trois des coronavirus les plus infectieux, à savoir le SRAS-CoV-2, le coronavirus associé au syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS-CoV) et le coronavirus associé au syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV), proviennent de chauves-souris.
Les scientifiques ont déclaré que sur la base des histoires évolutives des espèces de chauves-souris, le virus a changé ses caractéristiques avec des niveaux variables d’infectiosité et de réponse à l’immunité de l’hôte. Par conséquent, il est extrêmement important d’enquêter sur toutes les espèces pour déterminer celle qui présente le plus haut niveau de risque de propagation zoonotique aux humains ou vice versa.
L’étude des protéines hôtes associées à des zoonoses potentielles pourrait être un indicateur puissant pour déterminer les protéines passées et présentes, qui sont sous une pression évolutive potentielle. L’évaluation de ces protéines pourrait également prédire la possibilité d’une transmission interspécifique. Plusieurs études ont tenté d’élucider comment différentes souches du virus peuvent se lier à l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) et à la dipeptidyl-peptidase 4 (DPP4) de différentes espèces, ce qui pourrait entraîner des retombées zoonotiques.
Une nouvelle étude
Une nouvelle étude a examiné comment ACE2 et DPP4 ont évolué en utilisant l’ensemble de données génétiques des chauves-souris ainsi que d’autres espèces de mammifères. ACE2 et DPP4 sont les principales protéines réceptrices qui ont été ciblées respectivement par le SARS-CoV et le SARS-CoV-2, et le MERS-CoV. Cette étude a été publiée dans Actes de la Royal Society B.
Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé les séquences ACE2 et DPP4 de cinquante-cinq espèces de chauves-souris représentant cinq familles et trente-sept genres pour analyser leur évolution. Les scientifiques ont obtenu les séquences ACE2 et DPP4 et les orthologues ACE2 et DPP4 de mammifères de Gen-Bank. Les scientifiques ont mené des analyses phylogénétiques et moléculaires pour identifier les diversités et les similitudes évolutives.
Les chercheurs ont comparé les séquences d’acides aminés associées à l’ACE 2 pour le SRAS-CoV et le SRAS-CoV-2, et au DPP4 pour le MERS-CoV, afin de comprendre et de détecter quels résidus d’acides aminés étaient responsables de la liaison du coronavirus chez les mammifères. Cela a également été utile pour déterminer la gamme d’hôtes probable de ces coronavirus.
L’indice de diversité de Shannon a été calculé pour identifier les positions des acides aminés les plus variables. Les scientifiques ont déterminé le nombre d’acides aminés uniques et leur régularité pour les positions en utilisant des packages végétaliens dans R. Ils ont ensuite analysé les résidus d’acides aminés identiques ou équivalents aux humains.
Principales conclusions
Dans cette étude, les scientifiques ont analysé environ 270 séquences ACE2 de 206 espèces, c’est-à-dire 98 chauves-souris et 108 espèces non chauves-souris. De plus, ils ont évalué 248 séquences DPP4 de 235 espèces, dont 92 chauves-souris et 143 espèces non chauves-souris. Bien que de nombreuses espèces de mammifères autres que les chauves-souris soient présentes, les scientifiques ont observé un nombre plus élevé de combinaisons uniques chez les chauves-souris par rapport aux espèces autres que les chauves-souris. Cette étude documente que les chauves-souris sont diverses au niveau des résidus d’acides aminés de contact ACE2 pour le SARS-CoV et des résidus de contact SARS-CoV-2 et DPP4 pour le MERS-CoV.
Les scientifiques ont effectué plusieurs analyses de sélection à l’aide du récent arbre de crédibilité maximale de la classe des mammifères (MCC), qui a indiqué que les chauves-souris étaient sous sélection positive dans les résidus de contact. De plus, d’autres analyses, telles que le test adaptatif de sélection positive du site de branche, ont révélé que le clade de chauve-souris présentait une forte possibilité de sélection par rapport aux autres branches associées à d’autres mammifères.
Semblable à ACE 2, DPP4 était également répandu dans le clade des chauves-souris. L’étude actuelle suggère que le MERS-CoV peut infecter de nombreuses espèces. Les résultats de cette étude sont conformes aux études précédentes qui ont rapporté une sélection positive améliorée chez les chauves-souris dans ACE2 et DPP4, par rapport à d’autres mammifères, en ce qui concerne la réponse à l’aminopeptidase N.
Les scientifiques ont quantifié les similitudes entre chaque espèce et les humains associées aux résidus ACE2 et DPP4 qui peuvent se lier aux coronavirus. Les similitudes des résidus ACE2 et DPP4 variaient au sein et entre les ordres de mammifères. Les auteurs ont constaté que la plupart des espèces de rongeurs et de carnivores étaient différentes de l’ACE2 humain.
Les chats domestiques partagent la plupart des similitudes avec les résidus ACE2 qui entrent en contact avec le SARS-CoV et le SARS-CoV-2. Plusieurs études ont également indiqué que les chats peuvent excréter les deux virus. L’étude actuelle a révélé que le pangolin présente une plus grande similitude dans les résidus ACE2 avec les humains par rapport à la plupart des singes du Nouveau Monde. De plus, les chameaux seraient l’hôte le plus proche du MERS-CoV et étaient très similaires aux humains.
Conclusion
Les scientifiques ont révélé que l’évaluation de la sélection évolutive et la détermination de la similitude des résidus de l’hôte qui entrent en contact avec les virus sont extrêmement importantes pour identifier les animaux afin de cibler la surveillance virale. Ces animaux pourraient être à l’origine de nouvelles infections zoonotiques. Ils pourraient également agir comme des espèces réservoirs secondaires, qui peuvent être infectées par l’homme et également réinfecter l’homme ou d’autres espèces.
