Dans une récente étude publiée sur medRxiv* serveur de pré-impression, les chercheurs ont défini une nouvelle métrique de distinction basée sur les polynucléotides pour capturer les différences au niveau du protéome des variantes et des lignées émergentes du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) par rapport à toutes celles précédemment identifiées.
Le concept canonique de mutation repose principalement sur les séquences virales ancestrales de référence qui sont invariantes dans le temps. Du point de vue de l’évolution virale, la spécificité des séquences du SRAS-CoV-2 basée sur une comparaison à l’échelle du protéome pourrait capturer l’exposition des lignées régionales, c’est-à-dire la pression pour faire évoluer de nouvelles souches dotées de séquences protéiques auxquelles les communautés n’ont pas été exposées auparavant.
À mesure que de nouvelles lignées de SRAS-CoV-2 évoluent, il est crucial de comprendre les déterminants des souches plus adaptées et de détecter rapidement les variantes potentielles préoccupantes (COV), car cela peut aider à se préparer à une pandémie robuste.
Tout au long de la pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), de nouvelles variantes du SRAS-CoV-2 ont évolué, abritant des mutations uniques, notamment des délétions, des substitutions et des insertions. Certaines de ces variantes sont désignées comme COV par l’Organisation mondiale de la santé ; à ce jour, cinq COV du SARS-CoV-2 ont été identifiés, dont Alpha (B.1.1.7), Beta (B.1.351), Gamma (P.1), Delta (B.1.617.2), et plus récemment Omicron (B.1.1.529).
Sommaire
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont examiné l’évolution de la variante Delta en Inde par rapport au Brésil et ont cherché à savoir si la spécificité de Delta pouvait être généralisée à l’échelle mondiale. À cette fin, ils ont calculé la charge mutationnelle, définie comme le nombre de mutations éloignées de la séquence ancestrale Wuhan-Hu-1. De même, ils ont déterminé la distinction, définie comme les distances moyennes au niveau des acides aminés entre cette séquence et toutes les séquences collectées au moins un jour calendaire avant cette séquence.
Ils ont corrélé la Distinctivité moyenne des séquences dans un ensemble au changement de prévalence de l’ensemble correspondant, défini comme prévalence (t+56 à t+84) – prévalence (t à t+28), où t est le temps, considérant ainsi deux Fenêtres de temps de 28 jours. Ils n’ont inclus dans l’analyse que les pays (28 au total) ayant au moins 100 séquences collectées dans chacune des deux fenêtres temporelles de 28 jours.
En outre, ils ont analysé le caractère distinctif des lignées BA.1 et BA.2 d’Omicron en utilisant les séquences Omicron d’Inde et des États-Unis.
Les chercheurs ont obtenu des données individuelles liées à la mutation pour chaque séquence SARS-CoV-2 alignée à partir de la base de données de la Global Initiative on Sharing Avian Influenza Data (GISAID). Ils n’ont inclus que des séquences complètes et à couverture élevée des données GISAID, à l’exception des lignées Omicron, car ce filtre aurait exclu environ 97 % des séquences Omicron complètes, contre 27 % pour toutes les autres lignées SARS-CoV-2.
Ils ont déterminé les positions des acides aminés par rapport à la souche ancestrale Wuhan-Hu1 (utilisée comme référence) et ont traité les insertions comme une seule modification. Dans l’ensemble, l’analyse de l’étude comprenait 280 points de données, couvrant 71 fenêtres temporelles dans 28 pays.
Résultats de l’étude
L’analyse de l’étude a montré que la charge mutationnelle et la spécificité de la variante Delta en Inde (où elle est apparue pour la première fois en janvier 2021) étaient significativement plus élevées que les autres lignées contemporaines. Au Brésil, cependant, le caractère distinctif est resté plus élevé, tandis que sa charge mutationnelle a atteint des niveaux similaires aux autres lignées contemporaines. Par la suite, la variante Delta a supplanté la variante Gamma (COV prédominant au Brésil avant l’arrivée de Delta) pour devenir la souche dominante au Brésil.
Le caractère distinctif relatif des lignées émergentes du SRAS-CoV-2 était associé à leur aptitude compétitive (Pearson r = 0,67), comme en témoigne le changement de la prévalence de la lignée sur huit semaines. Dans certains cas, même les mêmes lignées SARS-CoV-2 avaient différentes positions contribuant à la distinction dans différentes zones géographiques. En revanche, la charge mutationnelle était moins associée à la forme physique compétitive.
Comme on pouvait s’y attendre, le caractère distinctif des lignées Omicron était significativement plus élevé que les séquences contemporaines. En outre, il est intéressant de noter que les valeurs de distinction des sous-lignées Omicron BA.1 et BA.2 étaient similaires, ce qui suggère qu’elles pourraient avoir des niveaux de compétitivité similaires. De plus, le caractère distinctif d’Omicron aux États-Unis était élevé dans l’Idaho, justifiant ainsi une enquête plus approfondie sur les déterminants du caractère distinctif sous-régional au sein des variantes du SRAS-CoV-2.
Discussion et conclusions
La métrique de distinction utilisée dans l’étude actuelle a mis en lumière deux facettes de l’évolution du SRAS-CoV-2 et comment elle aide le virus à lutter contre l’immunité de l’hôte.
Premièrement, cela reflète que les nouveaux acides aminés acquis via des mutations par rapport aux souches antérieures confèrent un bénéfice évolutif au niveau de l’infection ou de la réplication ; de même, les insertions génomiques dans le cadre génèrent également des acides aminés distinctifs avec des avantages évolutifs.
Contrairement à cela, une forte distinction implique la perte d’acides aminés présents dans les souches précédemment en circulation, ce qui indique que les virus rejettent les séquences délétères, telles que celles reconnues par les anticorps de l’hôte pour évoluer. L’exemple le plus frappant est celui des délétions dans le cadre du domaine N-terminal (NTD) de la protéine SARS-CoV-2 spike (S) autour des sites de liaison des anticorps neutralisants.
La vaccination COVID-19 utilise la séquence de la protéine S de la souche ancestrale Wuhan, substituée à deux prolines (positions 986-987). Ainsi, l’immunité de l’hôte dérivée du vaccin (c’est-à-dire les réponses des anticorps et des lymphocytes T contre la séquence ancestrale de la protéine S) contre le SRAS-CoV-2 est efficace contre la plupart des COV mais est considérablement réduite contre le COV d’Omicron car la vaccination exerce une pression évolutive considérable sur le SRAS- CoV-2. De même, l’immunité naturelle (due à une infection antérieure) exerce une pression évolutive en conférant une protection robuste et durable contre les surinfections.
Dans l’ensemble, l’étude a souligné que la distinction est une mesure importante qui capture de manière holistique le combat en cours entre l’évolution virale et l’immunité de l’hôte. Plus important encore, il était peu probable que les lignées de SRAS-CoV-2 les plus distinctes de la souche ancestrale et des COV circulant largement ou à forte prévalence dans une région géographique donnée soient neutralisées par les réponses immunitaires de l’hôte. Ils avaient également un potentiel élevé pour entraîner de futures poussées, indiquant ainsi que la distinction contribue à l’aptitude concurrentielle globale des variantes émergentes du SRAS-CoV-2.
Pour conclure, il pourrait être avantageux de surveiller la spécificité des séquences du SRAS-CoV-2 pour aider les efforts mondiaux de préparation à la pandémie.
*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, guider la pratique clinique/les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.
