Une nouvelle étude combine la génomique évolutive à partir d'échantillons de coronavirus avec des épidémies simulées par ordinateur et des enregistrements de voyage détaillés pour reconstruire la propagation du coronavirus à travers le monde avec des détails sans précédent.
Publié dans le journal Science, les résultats suggèrent une période prolongée d'opportunités manquées au cours desquelles des tests intensifs et la recherche des contacts auraient pu empêcher le SRAS-CoV-2 de s'établir en Amérique du Nord et en Europe.
Le document conteste également les suggestions qui reliaient les premiers cas connus de COVID-19 sur chaque continent en janvier aux épidémies détectées des semaines plus tard, et fournit des informations précieuses qui pourraient informer la réponse de santé publique et aider à anticiper et à prévenir les futures épidémies de COVID-19 et autres. maladies zoonotiques.
Notre aspiration était de développer et d'appliquer une nouvelle technologie puissante pour mener une analyse définitive de la façon dont la pandémie s'est déroulée dans l'espace et le temps, à travers le monde. Auparavant, de nombreuses possibilités flottaient dans un méli-mélo de science, de médias sociaux et d'un nombre sans précédent de publications pré-imprimées en attente d'examen par les pairs. «
Michael Worobey, chercheur, Université de l'Arizona
Worobey a également dirigé une équipe interdisciplinaire de scientifiques de 13 instituts de recherche aux États-Unis, en Belgique, au Canada et au Royaume-Uni.
L'équipe a basé son analyse sur les résultats des efforts de séquençage du génome viral, qui ont commencé immédiatement après l'identification du virus. Ces efforts se sont rapidement transformés en un effort mondial sans précédent par leur ampleur et leur rythme et ont produit des dizaines de milliers de séquences génomiques, accessibles au public dans des bases de données.
Contrairement aux récits répandus, les premières arrivées documentées d'individus infectés voyageant de Chine aux États-Unis et en Europe n'ont pas fait boule de neige dans des épidémies continentales, ont constaté les chercheurs.
Au lieu de cela, des mesures rapides et décisives visant à retracer et à contenir ces incursions initiales du virus ont été couronnées de succès et devraient servir de modèles de réponses orientant les actions et politiques futures des gouvernements et des agences de santé publique, concluent les auteurs de l'étude.
Comment le virus est arrivé aux États-Unis et en Europe
Un ressortissant chinois volant à Seattle depuis Wuhan, en Chine, le 15 janvier, est devenu le premier patient aux États-Unis à être infecté par le nouveau coronavirus et le premier à avoir un génome du SRAS-CoV-2 séquencé. Ce patient a été désigné «WA1». Ce n'est que six semaines plus tard que plusieurs cas supplémentaires ont été détectés dans l'État de Washington.
«Et pendant que tout ce temps passe, tout le monde est dans le noir et se demande:« Qu'est-ce qui se passe? », A déclaré Worobey. « Nous espérons que tout va bien, nous espérons qu'il n'y a pas d'autres cas, et puis il devient clair, à partir d'un remarquable programme communautaire d'échantillonnage viral à Seattle, qu'il y a plus de cas à Washington et qu'ils sont génétiquement très similaires au virus de WA1. »
Worobey et ses collaborateurs ont testé l'hypothèse dominante suggérant que le patient WA1 avait établi un cluster de transmission qui n'a pas été détecté pendant six semaines.
Bien que les génomes échantillonnés en février et mars partagent des similitudes avec WA1, ils sont suffisamment différents pour que l'idée de WA1 établissant l'épidémie qui s'ensuit soit très improbable, ont-ils déterminé. Les résultats des chercheurs indiquent que le saut de la Chine aux États-Unis s'est probablement produit le ou vers le 1er février.
Les résultats mettent également fin aux hypothèses selon lesquelles cette épidémie, la première grappe de transmission importante aux États-Unis, pourrait avoir été déclenchée indirectement par la dispersion du virus de la Chine vers la Colombie-Britannique, au Canada, juste au nord de l'État de Washington, puis se propager du Canada vers les Etats Unis
Plusieurs génomes du SRAS-CoV-2 publiés par le Centre for Disease Control de la Colombie-Britannique semblaient être ancestraux des variants viraux échantillonnés dans l'État de Washington, ce qui suggère fortement une origine canadienne de l'épidémie américaine. Cependant, la présente étude a révélé des erreurs de séquençage dans ces génomes, excluant ainsi ce scénario.
Au lieu de cela, la nouvelle étude implique une source provenant directement de Chine de l'épidémie américaine, juste au moment où l'administration américaine a mis en œuvre une interdiction de voyager pour les voyageurs en provenance de Chine début février.
La nationalité du « cas index » de l'épidémie américaine ne peut pas être connue avec certitude car des dizaines de milliers de citoyens américains et de titulaires de visa ont voyagé de Chine vers les États-Unis même après l'entrée en vigueur de l'interdiction.
Un scénario similaire marque la première introduction connue du coronavirus en Europe. Le 20 janvier, un employé d'une entreprise de fourniture automobile de Bavière, en Allemagne, s'est rendu par avion pour une réunion d'affaires depuis Shanghai, en Chine, porteur du virus sans le savoir, ce qui a finalement entraîné l'infection de 16 collègues.
Dans ce cas également, une réponse impressionnante de tests rapides et d'isolement a empêché l'épidémie de se propager davantage, conclut l'étude. Contrairement à la spéculation, cette épidémie allemande n'a pas été à l'origine de l'épidémie dans le nord de l'Italie qui s'est finalement largement répandue à travers l'Europe et finalement à New York et au reste des États-Unis.
Les auteurs montrent également que cette route de dispersion Chine-Italie-États-Unis a déclenché des grappes de transmission sur la côte Est un peu plus tard en février que le mouvement Chine-États-Unis du virus qui a établi l'épidémie dans l'État de Washington. La grappe de transmission de Washington a également précédé de petites grappes de transmission communautaire en février en Californie, ce qui en fait la plus ancienne en Amérique du Nord.
Travaux de confinement précoces
Les auteurs disent que des interventions intensives, comprenant des tests, la recherche des contacts, des mesures d'isolement et un degré élevé de conformité des personnes infectées, qui ont signalé leurs symptômes aux autorités sanitaires et s'isolent en temps opportun, ont aidé l'Allemagne et la région de Seattle à contenir ces flambées en Janvier.
« Nous pensons que ces mesures ont abouti à une situation où les premières étincelles pourraient être étouffées avec succès, empêchant ainsi de se propager davantage dans la communauté », a déclaré Worobey.
« Ce que cela nous dit, c'est que les mesures prises dans ces cas sont très efficaces et devraient servir de modèle pour les futures réponses aux maladies émergentes qui ont le potentiel de dégénérer en pandémies mondiales. »
Pour reconstituer le déroulement de la pandémie, les scientifiques ont exécuté des programmes informatiques qui simulaient soigneusement l'épidémiologie et l'évolution du virus, en d'autres termes, comment le SRAS-CoV-2 s'est propagé et a muté au fil du temps.
« Cela nous a permis de relancer la bande sur la façon dont l'épidémie s'est déroulée, encore et encore, puis de vérifier les scénarios qui émergent dans les simulations par rapport aux modèles que nous voyons dans la réalité », a déclaré Worobey.
«Dans le cas de Washington, nous pouvons demander: 'Et si ce patient WA1 arrivé aux États-Unis le 15 janvier avait vraiment déclenché cette épidémie?' Eh bien, s'il l'a fait, et que vous réexécutez cette épidémie encore et encore, puis échantillonnez les patients infectés de cette épidémie et faites évoluer le virus de cette manière, obtenez-vous un schéma qui ressemble à ce que nous voyons dans la réalité? Et la réponse était non », a-t-il dit.
« Si vous semez cette épidémie italienne précoce avec celle en Allemagne, voyez-vous le modèle que vous obtenez dans les données évolutives? Et la réponse, encore une fois, est non », at-il dit.
«En relançant l'introduction du SRAS-CoV-2 aux États-Unis et en Europe par le biais de simulations, nous avons montré qu'il était très peu probable que les premières introductions virales documentées dans ces localités conduisent à des grappes de transmission productives», a déclaré le co-auteur Joel Wertheim. de l'Université de Californie, San Diego.
« Les analyses épidémiologiques moléculaires sont incroyablement puissantes pour révéler les modèles de transmission du SRAS-CoV-2. »
D'autres méthodes ont ensuite été combinées avec les données des épidémies virtuelles, donnant des résultats exceptionnellement détaillés et quantitatifs.
«Au cœur de ce travail se trouve notre nouvel outil combinant des informations détaillées sur l'historique de voyage et la phylogénétique, qui produit une sorte d '« arbre généalogique »de la relation entre les différents génomes de virus prélevés sur des individus infectés», a déclaré le co-auteur Marc Suchard. de l'Université de Californie, Los Angeles.
«Les reconstructions évolutives plus précises à partir de ces outils fournissent une étape critique pour comprendre comment le SRAS-CoV-2 s'est propagé à l'échelle mondiale en si peu de temps.
« Nous devons garder à l'esprit que nous n'avons étudié que l'évolution à court terme de ce virus, il n'a donc pas eu beaucoup de temps pour accumuler de nombreuses mutations », a déclaré le co-auteur Philippe Lemey de l'Université de Louvain, Belgique.
« Ajoutez à cela l'échantillonnage inégal de génomes de différentes parties du monde, et il devient clair qu'il y a d'énormes avantages à tirer de l'intégration de diverses sources d'informations, combinant les reconstructions génomiques avec des approches complémentaires comme les enregistrements de vol et le nombre total de COVID. -19 cas dans diverses régions du monde en janvier et février. «
«Nos recherches montrent que lorsque vous effectuez une intervention précoce et une détection efficace, cela peut avoir un impact énorme, à la fois sur la prévention des pandémies et sur leur contrôle une fois qu'elles progressent», a déclaré Worobey.
« Alors que l'épidémie a finalement glissé, il y a eu des victoires précoces qui nous montrent la voie à suivre: des tests complets et l'identification des cas sont des armes puissantes. »
La source:
Référence du journal:
«Worobey, M., et al. (2020) L'émergence du SRAS-CoV-2 en Europe et en Amérique du Nord. Science. doi.org/10.1126/science.abc8169.
