Des chercheurs de l’Université de médecine du Hubei, en Chine, ont analysé plusieurs mutations dans différentes variantes du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) d’espèces de mammifères qui suggèrent que la sélection naturelle et l’adaptation de l’hôte se produisent dans le virus.
Une version pré-imprimée du document de recherche est disponible pour lecture complète sur le bioRxiv*serveur.
Sommaire
Le contexte
Le SRAS-CoV-2 est l’agent causal de la pandémie de coronavirus 2019 (COVID-19), qui continue d’être une crise mondiale.
Alors que le virus peut facilement se transmettre d’homme à homme, de multiples cas de transmission d’homme à animal et d’animal à homme ont également été observés.
Un large éventail d’animaux a été observé ou suspecté d’être sensible au virus. Les chats, les chiens, les lions, les tigres, les gorilles, les léopards des neiges, les cerfs de Virginie, les furets et les visons ont tous été testés positifs pour avoir contracté le SRAS-CoV-2.
Plus particulièrement, les visons dans les fermes aux Pays-Bas auraient contracté le virus des humains, mais transmettaient également le virus aux visons et aux humains.
Ainsi, il est essentiel de contrôler la propagation du virus pour prévenir les épidémies locales dans les populations d’animaux sauvages et captives. La reconnaissance des mutations que les souches variantes du SRAS-CoV-2 acquièrent chez différentes espèces animales est également cruciale pour atteindre cet objectif.
L’étude
Le professeur Long Liu, de l’Université de médecine du Hubei, et ses collègues ont analysé plusieurs variantes du SRAS-CoV-2 trouvées chez différentes espèces de mammifères et les ont comparées à la souche initiale du virus en circulation «Wuhan» au cours de la première vague de la pandémie.
L’équipe a utilisé des séquences génomiques du SRAS-CoV-2 provenant d’humains, de chats, de chiens, de tigres, de lions, de furets et de visons.
Ces séquences ont été utilisées pour construire un arbre phylogénétique pour déduire l’histoire évolutive des génomes viraux. Les chercheurs ont ensuite utilisé un serveur d’évolution adaptative (Datamonkey) pour identifier les branches où le virus avait été soumis à une pression sélective.
Suite à cela, Liu et ses collègues ont utilisé l’indice adaptatif des codons (CAI) pour évaluer la variété des mutations entre les différentes variantes.
Le SRAS-CoV-2 se lie à l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2), une enzyme située à l’extérieur des cellules respiratoires (principalement), pour accéder à la cellule. Les chercheurs ont recréé les structures de l’ACE2 humaine et du complexe cristallin du SARS-CoV-2 pour modéliser l’efficacité de liaison entre les variantes. Des structures de vison ACE2 et le pic viral de vison ont également été construites et utilisées dans l’analyse.
Résultats
Les chercheurs ont découvert que le SRAS-CoV-2 du groupe du cluster vison présentait plus de mutations de substitution que la souche de référence.
Les substitutions de cytidine dans le vison-CoV représentent près de 50% des substitutions, tandis que chez d’autres animaux, la cytidine ne représente que 30% des substitutions », disent les auteurs,« La substitution de l’adénine dans le SRAS-CoV-2 chez d’autres animaux est trois fois plus élevé que celui du vison-CoV. »
Les mutations cytidine-uracile se sont produites plus de 40% du temps et 8 fois plus que les mutations inverses. La substitution de l’adénine et de la guanine était également 3 fois plus élevée dans les mutations non synonymes que dans les mutations synonymes.
Des mutations notables et convergentes ont également été observées dans la protéine de pointe des variants de vison SARS-CoV-2. Des variations de la protéine de pointe ont été observées dans tous les variants pour les espèces animales de la souche de référence, D614G et A222V, les plus fréquemment trouvées. Les chercheurs ont découvert que ces sites, ainsi que les sites 262 et 439, étaient exposés à une forte pression sélective positive, tandis que d’autres sites (294, 413, 1018 et 1100) étaient sélectionnés négativement.
Analyse de la composition et de la substitution du SRAS-CoV-2 isolé à partir d’animaux. (A) L’entropie évolutive de sites spécifiques sur le génome du SRAS-CoV-2 dans toutes les séquences du GISAID au 1er février 2021. (B) Les animaux rapportés infectés par le SRAS-CoV-2 et la voie de transmission définie de l’homme à l’animal . (C) Arbre phylogénétique utilisant la méthode du maximum de vraisemblance et le modèle Tamura-Nei réalisé par MEGA-X. L’arbre a été fourni avec 500 bootstraps. (D) Les proportions de substitutions d’uracile, de guanine, de thymine et de cytidine (non synonymes) chez le vison SARS-CoV-2 et d’autres animaux ont été comptées séparément. (E) Changements de paires de bases observés dans les génomes du SRAS-CoV-2 de vison. Toutes les transitions et transversions ont été enregistrées et analysées (voir le tableau supplémentaire S2). (F) Les substitutions synonymes et non synonymes de vison-CoV ont été comptées et analysées. (G) Les proportions relatives de toutes les transitions et transversions ont été analysées séparément.
Pour déterminer l’optimisation du SRAS-CoV-2 pour les hôtes, les chercheurs ont calculé le CAI moyen de la région du pic et du génome complet du virus. Des scores CAI plus élevés correspondent à une optimisation accrue de l’hôte; ces scores étaient inférieurs (par rapport aux humains) chez les pangolins, les chats, les chiens, les tigres et les lions, mais plus élevés chez les chauves-souris hôtes.
Le vison SARS-CoV-2 a en outre montré une plus grande préférence pour le vison ACE2 par rapport à ACE2 humain, suite à une mutation au site 453 de Y453 (trouvée chez l’homme) à F453.
Remarques finales
Le SRAS-CoV-2 est soupçonné d’avoir eu une origine zoonotique, à partir de coronavirus de chauve-souris ou de pangolin. Sa volonté de sauter des hôtes intraspécifiques devrait être très préoccupante.
Le professeur Liu et son équipe ont identifié des preuves de la sélection naturelle et de l’adaptation de l’hôte dans le SRAS-CoV-2 chez le vison, avec un grand nombre de variations également trouvées entre d’autres hôtes mammifères. Ainsi, il est essentiel de comprendre ces mutations et les pressions sélectives qui les entraînent pour empêcher l’apparition d’épidémies écologiques ou de nouvelles variantes du virus.
*Avis important
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