Dans une étude récente publiée dans le Cell Host & Microbe Journal, les chercheurs ont exploré les différents aspects de la voie de recombinaison des coronavirus.
Étude: La voie de recombinaison du coronavirus. Crédit d’image : eyeidea/Shutterstock.com
Sommaire
Arrière-plan
On pense que la recombinaison facilite la transmission des coronavirus entre différentes espèces, ce qui peut conduire à l’émergence de nouvelles souches.
La compréhension du mécanisme de recombinaison est limitée, ce qui entrave la capacité à prédire l’émergence de nouveaux coronavirus recombinants. Cet article décrit la structure de la voie de recombinaison des coronavirus, servant d’outil pour comprendre la recombinaison.
Les auteurs ont effectué une revue de la littérature sur la recombinaison des coronavirus, en analysant les génomes recombinants naturels.
La voie de recombinaison
Étape 1 : Cooccurrence dans l’espace hôte et géographique
La recherche indique que les coronavirus ont une relation évolutive étroite avec le genre de leurs hôtes chiroptères apparentés. Cependant, cette association est moins cohérente au niveau de l’espèce hôte. Le sous-genre de coronavirus Sarbecovirus est étroitement lié au genre hôte Rhinolophus.
Cependant, il existe des preuves co-phylogénétiques minimales pour des espèces de chauves-souris particulières au sein de ce genre. Cela indique que des virus étroitement apparentés peuvent souvent se déplacer entre des espèces de chauves-souris du même genre, ce qui peut entraîner davantage de chances de recombinaison.
Étapes 2 et 3 : Coinfection d’une seule cellule et d’un seul individu
Pour que deux virus se recombinent, ils doivent co-infecter le même hôte et se répliquer dans la même cellule. Cela nécessite qu’ils circulent au sein de la même espèce hôte. Les virus doivent infecter la même cellule chez un individu hôte après avoir dépassé l’obstacle probabiliste d’infecter un seul hôte.
Le moment des infections peut également limiter la possibilité de recombinaison entre deux infections. Cela est particulièrement vrai si un virus a déjà établi une forte infection avant que le second virus n’infecte le même hôte.
De plus, l’exclusion de la surinfection empêche un deuxième virus d’infecter une cellule, mais ses mécanismes exacts sont mal connus. Cela peut encore limiter la possibilité de co-infection dans une seule cellule.
Étape 4 : Co-localisation au sein d’une vésicule à double membrane (DMV)
Les coronavirus, virus à acide ribonucléique (ARN) à brin positif, créent des organites de réplication en induisant des changements dans les membranes des organites de l’hôte.
La membrane du réticulum endoplasmique subit une convolution et des DMV sont formés en raison des protéines virales nsp3, nsp4 et potentiellement nsp6. Ces DMV renferment de l’ARN génomique viral (ARNg) dans le cytoplasme, le protégeant de la reconnaissance de l’hôte et de la dégradation lors de la réplication.
Pour la recombinaison lors de la transcription ou de la réplication, l’ARNg de deux virus infectés par la même cellule doit co-localiser sur le même DMV.
Étape 5 : changement de modèle de polymérase
Les coronavirus produisent des ARN sous-génomiques (sgRNA) pendant la transcription qui codent pour des protéines structurelles et accessoires dans un arrangement co-terminal imbriqué.
Il n’est pas clair si la recombinaison défectueuse non homologue (ARNd) se produit par un mécanisme intra-moléculaire assisté par un appariement de bases complémentaires entre les séquences régulatrices de la transcription (TRS) ou par une activité inter-moléculaire nécessitant deux molécules d’ARN différentes.
Comprendre la recombinaison homologue de l’ARNg est crucial pour comprendre la transmission inter-espèces. Il reste à déterminer si l’homologie de séquence, les sites TRS et la structure secondaire jouent un rôle dans la prévention de la recombinaison homologue de l’ARNg.
Étapes 6 et 7 : sortie DMV et assemblage de virions
Lors de l’assemblage du virus, l’ARNg répliqué dans le DMV retourne dans le cytoplasme pour être emballé dans un virion en formation. L’encapsidation préférentielle de l’ARNg est pilotée par des signaux d’encapsidation spécifiques qui interagissent avec la protéine et/ou la nucléoprotéine (N) de la membrane virale (M).
Les génomes recombinants peuvent être encapsidés par la protéine M ou N la plus compatible trouvée dans une cellule co-infectée sur la base du signal d’encapsidation sur le génome recombinant. Les signaux d’encapsidation peuvent être interrompus par des points d’arrêt de recombinaison ou l’absence de multiples signaux d’encapsidation spécifiques dans le même génome recombinant.
Cela peut empêcher l’emballage dans un nouveau virion en raison des limitations fonctionnelles imposées par l’interaction de l’ARNg avec les protéines structurelles.
Étapes 8 et 9 : Propagation virale de cellule à cellule et excrétion virale
Un virion contenant un génome recombinant peut infecter les cellules voisines en raison des protéines de surface produites lors de l’infection de la cellule précédente par des ARN parentaux non recombinants. L’ARNg recombinant doit éviter de perturber la fonction du génome lors de la réplication après son entrée dans la cellule.
Une altération des fonctions critiques nécessaires à la poursuite de la transmission du virus recombinant peut se produire même si la réplication et la transcription restent ininterrompues.
Pour que le virus recombinant soit excrété par l’hôte, il doit continuer à se transmettre à davantage de cellules et à s’amplifier à des niveaux adéquats, même s’il est fonctionnel. La fonctionnalité du virus recombinant peut ne pas être suffisante pour qu’il sorte de l’hôte s’il présente même un trait délétère mineur.
Étape 10 : Transmission d’hôte à hôte et propagation de la population
La recombinaison n’empêche pas la transmission de cellule à cellule, mais pour que le recombinant continue à se propager, il doit conserver les traits nécessaires à la transmission environnementale.
Les conditions environnementales influenceront de manière significative l’émergence et la transmission du virus recombinant. Sans changements antigéniques significatifs des virus parentaux, la compétition pour les hôtes immunologiquement naïfs s’intensifiera à la suite d’un événement de recombinaison.
Les virus recombinants ayant une plus grande chance de réussir dans de petites populations ont un fort avantage sélectif par rapport aux virus parentaux en raison de l’événement de recombinaison.
Conclusion
L’étude souligne que la recherche sur la recombinaison des coronavirus peut être menée en toute sécurité, en particulier compte tenu de la pandémie de COVID-19 et de l’examen minutieux de la recherche sur les coronavirus.
L’inactivation chimique peut éliminer le potentiel infectieux des nouveaux coronavirus recombinants dans des cultures où des virus ont été co-infectés pour faciliter la recombinaison.
L’auteur suggère que l’étude des obstacles moléculaires post-recombinaison, tels que la fonctionnalité du génome recombinant, ne peut pas être réalisée avec une inactivation chimique ; par conséquent, des méthodes alternatives doivent être utilisées pour une évaluation plus sûre.
