Des chercheurs de l’Université du Michigan aux États-Unis ont mis en garde contre l’utilisation uniquement de variations génétiques mineures au sein de l’hôte pour résoudre l’épidémiologie génomique du syndrome respiratoire aigu sévère coronavirus 2 (SRAS-CoV-2) – l’agent qui cause la maladie à coronavirus 2019 (COVID -19).
Adam Lauring et ses collègues ont découvert que des variants de nucléotides uniques intra-hôte (iSNV) peuvent apparaître dans les génomes du SRAS-CoV-2 qui ne sont pas liés par transmission locale. Les variantes ne sont pas nécessairement prédictives de la propagation mondiale ultérieure de ces mutations.
L’équipe affirme que les résultats suggèrent que les variantes intra-hôte peuvent avoir une utilité limitée pour prédire les lignées futures.
«Ces résultats fournissent un contexte important pour l’inférence basée sur la séquence dans l’évolution et l’épidémiologie du SRAS-CoV-2», préviennent les chercheurs. «Étant donné que les iSNV peuvent apparaître en parallèle dans des génomes qui ne sont pas liés par transmission, il faut être prudent lorsque l’on se fie entièrement aux iSNV partagés pour l’inférence de transmission.»
Une version pré-imprimée du document de recherche est disponible sur le bioRxiv* serveur, tandis que l’article est soumis à un examen par les pairs.
Étude: Dynamique temporelle de l’accumulation de mutations du SRAS-CoV-2 dans et entre les hôtes infectés. Crédit d’image: Orpheus FX / Shutterstock
Sommaire
Comment les modèles de diversité intrahôte aident-ils?
L’épidémiologie génomique est nécessairement limitée dans sa capacité à déterminer les chaînes de transmission exactes qui surviennent lors d’une épidémie, comme le COVID-19.
Les modèles de variantes intrahôtes partagées entre les individus infectés par un virus peuvent indiquer l’importance relative de la sélection naturelle, révéler des locus génétiques en évolution convergente et permettre de mesurer le goulot d’étranglement de la transmission, qui est essentiel pour déterminer la propagation de nouvelles variantes.
Cependant, alors qu’une compréhension claire de l’évolution au sein de l’hôte pourrait aider à informer la façon dont le SRAS-CoV-2 se propage à grande échelle, peu d’études ont mené des analyses complètes de la dynamique intrahôte.
«On sait peu de choses sur les aspects temporels de la diversité intrahôte du SRAS-CoV-2 et sur la mesure dans laquelle la diversité partagée reflète une évolution convergente par opposition à la liaison de transmission», écrit l’équipe.
Bien que les premiers rapports aient démontré que le SRAS-CoV-2 présente une diversité intra-hôte, cela n’a pas été aussi bien étudié que la diversité génomique au niveau du consensus.
«La diversité Intrahost est un complément important au séquençage consensuel», déclarent Lauring et ses collègues.
Les chercheurs disent que pour déterminer l’utilité de la diversité intrahôte du SRAS-CoV-2 pour l’inférence de transmission, une meilleure compréhension de sa variation temporelle au cours de l’infection et de son évolution convergente entre les individus est nécessaire.
Qu’ont fait les chercheurs?
L’équipe a effectué un séquençage à haute profondeur de couverture de 212 génomes complets du SRAS-CoV-2 obtenus à partir de 325 échantillons respiratoires. Les échantillons ont été collectés entre mars et mai 2020 auprès de 65 patients hospitalisés COVID-19 (190 échantillons) et d’employés infectés (135 échantillons) dans un seul centre médical.
L’équipe a constaté que la diversité intrahôte est faible et que sa distribution ne varie pas de manière significative dans le temps depuis l’apparition des symptômes.
Étant donné que l’identification des variantes virales intra-hôte peut être sujette à des erreurs, l’équipe a séquencé des mélanges d’ARN définis pour valider l’exactitude de leur pipeline d’appels de variantes.
Cela a révélé qu’une faible charge virale d’entrée diminue la spécificité de l’appel de variante et qu’une entrée suffisante est un facteur critique pour une identification précise de l’iSNV.
«Les futures études sur la diversité intrahôte du SRAS-CoV-2 devraient rendre compte et tenir compte des charges virales des échantillons pour éviter cette source d’erreur commune», conseille l’équipe.
Qu’est-ce que l’étude a révélé d’autre?
En général, il y avait peu de diversité intrahôte partagée dans la cohorte; la plupart des iSNV étaient uniques à chaque individu. Cependant, 19 des variantes ont été identifiées dans plusieurs spécimens. Deux variantes (G12331A et A11782G) étaient présentes chez trois personnes, et une (U13914G) était présente chez six personnes.
Il n’y avait aucune preuve claire de regroupement phylogénétique des génomes partageant les mutations.
La mutation U13914G était partagée entre plusieurs paires d’échantillons séparées par deux substitutions ou plus, et G12331A était partagée entre des échantillons de différentes lignées virales.
Aucune des trois mutations (détectées pour la première fois fin mars 2020) n’a atteint plus de 1% de fréquence par semaine dans les séquences consensus soumises au GISAID (Global Initiative on Sharing Avian Influenza Data) jusqu’à la mi-novembre 2020.
«Ces résultats suggèrent que l’iSNV qui survient de manière convergente entre les lignées virales n’est pas nécessairement prédictif de la propagation mondiale ultérieure de ces mutations», écrit l’équipe.
Variantes partagées peu susceptibles d’être liées à la transmission
L’inférence de transmission basée sur des variantes intra-hôtes partagées incorpore des données telles que les séquences du génome consensus, la date de prélèvement des échantillons et les iSNV partagés.
Les chercheurs ont donc comparé les iSNV partagés sur toutes les paires uniques de spécimens utilisés pour l’appel des variantes.
Les chercheurs ont identifié 14 paires uniques, avec des iSNV partagés entre les génomes qui étaient presque identiques (0 à 1 différences de consensus), dont huit ont été collectées à une semaine d’intervalle. Cependant, il n’y avait aucune donnée épidémiologique suggérant que ces paires étaient liées par transmission.
L’équipe a également identifié des iSNV partagés entre 23 paires séparées par deux substitutions consensuelles ou plus et entre 15 paires avec des dates de collecte espacées de 7 à 28 jours.
«En raison des différences dans la lignée virale et le moment de la collecte, il est très peu probable qu’il s’agisse de paires de transmission», expliquent les chercheurs.
Que conseille l’équipe?
Lauring et ses collègues disent que, puisque les variantes intra-hôte peuvent être partagées par mutation parallèle plutôt que par transmission, la prudence est de mise dans l’utilisation de l’iSNV partagé seul pour déduire les chaînes de transmission.
«Les cadres statistiques unifiés qui intègrent des séquences, des métadonnées et des modèles épidémiologiques sont probablement les approches les plus robustes pour intégrer des variantes intrahôtes, mais ces modèles doivent également tenir compte d’une évolution parallèle», conseillent-ils.
*Avis important
bioRxiv 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.
