Un débordement zoonotique du coronavirus canin et un changement de tropisme

La majorité des maladies infectieuses humaines sont causées par des agents pathogènes qui se sont d’abord propagés dans des espèces animales non humaines. « Le débordement zoonotique » fait référence à la propagation d’infections des animaux sauvages aux humains.

Le risque accru de débordements est lié aux activités et aux variables qui augmentent les liens humains avec diverses espèces animales et les agents pathogènes qu’elles pourraient abriter.

Au cours des deux dernières décennies, la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) en cours est le troisième transfert de CoV animal-humain signalé à avoir entraîné une grave épidémie. Les transmissions zoonotiques du coronavirus (CoV) constituent une menace importante pour la santé humaine, avec un grand nombre d’hôtes réservoirs inconnus.

Alphacoronavirus (α) et bêtacoronavirus (β) sont deux groupes sérologiques de coronavirus qui infectent les mammifères. Notamment, le Alphacoronavirus 1 infecte les chiens, les chats et les porcs. Ainsi, la protéine de pointe de ces virus joue un rôle crucial dans l’entrée cellulaire.

Récemment, une nouvelle étude a révélé le coronavirus canin (CCoV) dans des écouvillons nasopharyngés d’un groupe limité de patients hospitalisés pour pneumonie au Sarawak, en Malaisie, entre 2017 et 2018. Il a été signalé que le sous-domaine N-terminal de la protéine de pointe CCoV-HuPn-2018 (0 -domain) partage des similitudes de séquence avec le virus de la gastro-entérite transmissible (TGEV) et les souches CCoV2b, mais pas avec les autres membres du type II Alphacoronavirus.

Étude : Le débordement zoonotique récent et le changement de tropisme d’un coronavirus canin sont associés à une sélection relâchée et à une perte présumée de fonction dans le sous-domaine NTD de la protéine de pointe. Crédit d’image : images magiques/Shutterstock

L’étude

Un nouveau document de recherche publié sur le serveur de préimpression bioRxiv* décrit les pressions de sélection à travers le gène de pointe, en se concentrant sur l’endroit où ces événements sont liés aux domaines fonctionnels de pointe, et fournit une nouvelle perspective sur l’histoire de la recombinaison impliquant le gène de pointe de CCoV-HuPn-2018 avec d’autres membres du Alphacoronavirus 1 espèces de type II.

Dans cette étude, un algorithme génétique pour la détection de recombinaison (GARD) a été utilisé pour identifier les partitions recombinées dans les sous-domaines N-terminaux. L’analyse approfondie a conduit les auteurs à proposer que CCoV-HuPn-2018 avait une origine entérique mais a depuis perdu ce tropisme causé par des mutations dans le site de liaison à l’acide sialique du domaine 0, entraînant une pression de sélection plus faible pour ce sous-domaine. Ceux-ci ont développé un tropisme respiratoire, semblable à d’autres Alphacoronavirus 1 qui ont totalement perdu cette zone.

Il a été supposé que le virus pourrait éventuellement perdre entièrement cette région de domaine 0 et actuellement, nous vivons le début de ce processus.

Protéine de pointe CCoV-HuPn-2018, mappée sur une carte de gènes de pointe FIPV-UU4 publiée (Yang et al. 2020). S1, S2, de pointe sont mis en évidence et la protéine est en outre subdivisée en sous-unités fonctionnelles et sous-domaines. Les points bleus représentent les sites sous sélection positive dans CCoV-HuPn-2018 tels qu'identifiés par MEME et FEL dans les tests à branche unique ; les points rouges représentent des sites uniques dans CCoV-HuPn-2018, mais qui ne sont pas soumis à une sélection positive ; les « x » noirs indiquent les sites sous sélection positive dans le test MEME de l'alignement complet qui avaient des valeurs EBF modérées pour CCoV-HuPn-2018. Des étiquettes de texte rouges accompagnent chaque sous-domaine/unité fonctionnelle et sont basées sur la structure de pointe FIPV d'origine (Yang et al. 2020) : SP, peptide signal ; 0 domaine ; Un domaine; B, comprend RBD-Receptor-Binding Domain ; C ; RÉ; UH, hélice amont ; Clivage S2', S2' (site de la furine prédit, en utilisant ProP1.0 (Duckert et al. 2004)); FP, peptide de fusion; HR1, région de répétition heptadique 1; CH, hélice centrale ; CD, domaine du connecteur ; HR2, région de répétition heptadique 2; TM, domaine transmembranaire; CT, queue cytoplasmique. La ligne pointillée entre D et UH fait référence à une région de peptide sans similitude de séquence entre FIPV et CCoV-HuPn-2018 ; cette région comprend le site de clivage de la furine S1/S2 dans FIPV, qui est absent dans CCoV-HuPn-2018. Les lignes noires verticales représentent les points de rupture des fragments non recombinants identifiés par GARD et sont étiquetées numériquement. Le symbole représente un fragment GARD 3' de l'ensemble d'alignement I qui a été analysé pour la sélection positive ; ce fragment GARD a été déterminé à partir d'un alignement de séquences CCoV2b et TGEV uniquement (série I). L'extrémité 5' du fragment GARD 2 représente le début de la similarité de séquence FCoV2 (série II). — Protéine de pointe CCoV-HuPn-2018, mappée sur une carte de gènes de pointe FIPV-UU4 publiée (Yang et al. 2020). S1, S2, de pointe sont mis en évidence et la protéine est en outre subdivisée en sous-unités fonctionnelles et sous-domaines. Les points bleus représentent les sites sous sélection positive dans CCoV-HuPn-2018 tels qu’identifiés par MEME et FEL dans les tests à branche unique ; les points rouges représentent des sites uniques dans CCoV-HuPn-2018, mais qui ne sont pas soumis à une sélection positive ; les « x » noirs indiquent les sites sous sélection positive dans le test MEME de l’alignement complet qui avaient des valeurs EBF modérées pour CCoV-HuPn-2018. Des étiquettes de texte rouges accompagnent chaque sous-domaine/unité fonctionnelle et sont basées sur la structure de pointe FIPV d’origine (Yang et al. 2020) : SP, peptide signal ; 0 domaine ; Un domaine; B, comprend RBD-Receptor-Binding Domain ; C ; RÉ; UH, hélice amont ; Clivage S2′, S2′ (site de la furine prédit, en utilisant ProP1.0 (Duckert et al. 2004)); FP, peptide de fusion; HR1, région de répétition heptadique 1; CH, hélice centrale ; CD, domaine du connecteur ; HR2, région de répétition heptadique 2; TM, domaine transmembranaire; CT, queue cytoplasmique. La ligne pointillée entre D et UH fait référence à une région de peptide sans similitude de séquence entre FIPV et CCoV-HuPn-2018 ; cette région comprend le site de clivage de la furine S1/S2 dans FIPV, qui est absent dans CCoV-HuPn-2018. Les lignes noires verticales représentent les points de rupture des fragments non recombinants identifiés par GARD et sont étiquetées numériquement. Le symbole représente un fragment GARD 3′ de l’ensemble d’alignement I qui a été analysé pour la sélection positive ; ce fragment GARD a été déterminé à partir d’un alignement de séquences CCoV2b et TGEV uniquement (série I). L’extrémité 5′ du fragment GARD 2 représente le début de la similarité de séquence FCoV2 (série II).

Résultats

Quatre sites choisis positivement ont été trouvés dans le domaine putatif de liaison au récepteur (RBD) de CCoV-HuPn-2018. L’un de ces sites sélectionnés positivement se trouve dans une boucle étendue RBD putative, en particulier près de la fin de la boucle étendue 2, sur la base de la structure de pointe du virus de la péritonite infectieuse féline (FIPV) et de l’alignement concomitant du CoV.

En d’autre Alphacoronavirus, les boucles étendues RBD établissent des emplacements de contact avec le récepteur de l’aminopeptidase N (APN) et les spécificités de l’interaction entre ces boucles et l’APN. De plus, la sélection positive dans le peptide du signal CCoV HuPn-2018 pourrait représenter un rôle adaptatif dans ce nouvel hôte, et les altérations uniques des acides aminés dans le peptide signal du peptide du signal CCoV HuPn-2018 par rapport à CCoV2b et TGEV pourraient jouer un rôle dans répertoire de glycanes N-liés de cette souche.

Il a été émis l’hypothèse que le domaine 0 de la protéine HuPn-2018 du pic CCoV pourrait avoir perdu son importance fonctionnelle à un moment donné de son histoire. Des virus tels que le coronavirus respiratoire porcin (PRCV) ont suivi un chemin évolutif similaire, la suppression de cette partie de la protéine étant liée à un passage du tropisme entérique au tropisme respiratoire.

La forte prévalence de Feline CoV2 (FCoV2) détectée chez les chats malaisiens, concomitante à leur stratégie de construction d’amorces, suggère la possibilité qu’un virus de type FCoV2 recombinant (WSU 79-1683) pourrait être la souche FCoV2 prévalente en Malaisie. Des expériences antérieures ont démontré que l’APN félin peut servir de récepteur fonctionnel de type II CCoV, TGEV et HCoV-229E. Par conséquent, l’infection chez les chats peut jouer un rôle dans la génération de recombinaison Alphacoronavirus 1 CoV. En conclusion, WSU 395 79-1683 ou son proche parent, a joué un rôle de premier plan dans l’évolution de CCoV-HuPn-2018. Ces virus ont co-infecté à plusieurs reprises des hôtes, conduisant au développement d’une descendance recombinante.

Les détails moléculaires de la façon dont la perte de ce domaine contribue aux changements tropiques de ce type, ainsi que la ou les raisons pour lesquelles les changements d’hôte zoonotique dans les CoV sont généralement associés à une infection respiratoire, restent des mystères inexplorés.

Les origines de CCoV-HuPn-2018, qui remontent à 1957 environ, suggèrent que ce virus a peut-être circulé inaperçu pendant des décennies parmi les humains, les chiens, les chats et les hôtes intermédiaires non découverts.

Par conséquent, les chercheurs sont tout à fait d’accord pour dire qu’une enquête systématique sur la prévalence du CCoV-HuPn-2018 dans l’espèce hôte, qui constitue l’histoire complexe du virus, devrait être menée.

*Avis important

bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, orienter la pratique clinique/le comportement lié à la santé, ou traités comme des informations établies.