Depuis que COVID-19 a commencé sa marche menaçante à travers Wuhan, en Chine, en décembre 2019, puis à travers le monde, le virus SARS-CoV-2 a adopté une stratégie «tout ce qui fonctionne» pour assurer sa réplication et sa propagation. Mais dans une nouvelle étude en cours d'examen par des pairs, des chercheurs et des étudiants de l'Université de l'Illinois montrent que le virus perfectionne les tactiques qui pourraient le rendre plus efficace et plus stable.
Un groupe d'étudiants diplômés dans un cours de bioinformatique et de biologie des systèmes du semestre de printemps à l'Illinois a suivi le taux de mutation dans le protéome du virus – la collection de protéines codées par du matériel génétique – à travers le temps, en commençant par le premier génome du SRAS-CoV-2 publié dans Janvier et se terminant plus de 15 300 génomes plus tard en mai.
L'équipe a découvert que certaines régions continuaient à produire de nouvelles mutations, indiquant une adaptation continue à l'environnement hôte. Mais le taux de mutation dans d'autres régions a montré des signes de ralentissement, se regroupant autour de versions uniques de protéines clés.
« Ce sont de mauvaises nouvelles. Le virus change et change, mais il garde les choses qui sont les plus utiles ou intéressantes pour lui-même », déclare Gustavo Caetano-Anolles, professeur de bioinformatique au Département des sciences des cultures de l'Illinois et auteur principal de la étude.
Mais surtout, la stabilisation de certaines protéines pourrait être une bonne nouvelle pour le traitement du COVID-19.
Selon le premier auteur Tre Tomaszewski, doctorant à la School of Information Sciences de l'Illinois, « Dans le développement de vaccins, par exemple, vous devez savoir à quoi s'attachent les anticorps. De nouvelles mutations pourraient tout changer, y compris la façon dont les protéines sont construites, leur forme. Une cible d'anticorps peut aller de la surface d'une protéine à être repliée à l'intérieur de celle-ci, et vous ne pouvez plus y accéder. Savoir quelles protéines et quelles structures restent en place fournira des informations importantes pour les vaccins et autres thérapies. «
L'équipe de recherche a documenté un ralentissement général du taux de mutation du virus à partir d'avril, après une période initiale de changement rapide. Cela comprenait la stabilisation au sein de la protéine de pointe, ces appendices pokey qui donnent aux coronavirus leur apparence couronnée.
Dans le pic, les chercheurs ont découvert qu'un acide aminé au site 614 a été remplacé par un autre (acide aspartique à glycine), une mutation qui a envahi toute la population virale en mars et avril.
«Le pic était une protéine complètement différente au tout début de ce qu'elle est maintenant. Vous pouvez à peine trouver cette version initiale maintenant», dit Tomaszewski.
La protéine de pointe, qui est organisée en deux domaines principaux, est chargée de se fixer aux cellules humaines et d'aider à injecter le matériel génétique du virus, l'ARN, à l'intérieur pour être répliqué. La mutation 614 rompt un lien important entre des domaines distincts et des sous-unités protéiques dans le pic.
« Pour une raison quelconque, cela doit aider le virus à augmenter sa propagation et son infectivité en entrant dans l'hôte. Sinon, la mutation ne serait pas conservée », déclare Caetano-Anolles.
La mutation 614 était associée à une augmentation des charges virales et à une infectivité plus élevée dans une étude précédente, sans effet sur la gravité de la maladie. Pourtant, dans une autre étude, la mutation était liée à des taux de létalité plus élevés. Tomaszewski dit que bien que son rôle dans la virulence doit être confirmé, la mutation médie clairement l'entrée dans les cellules hôtes et est donc essentielle pour comprendre la transmission et la propagation du virus.
Fait remarquable, les sites dans deux autres protéines notables sont également devenus plus stables à partir d'avril, y compris la protéine polymérase NSP12, qui duplique l'ARN, et la protéine hélicase NSP13, qui relit les brins d'ARN dupliqués.
«Les trois mutations semblent être coordonnées les unes avec les autres», dit Caetano-Anolles. « Ils sont dans des molécules différentes, mais ils suivent le même processus évolutif. »
Les chercheurs ont également noté que les régions du protéome du virus devenaient de plus en plus variables au fil du temps, ce qui, selon eux, pourrait nous donner une indication de ce à quoi s'attendre avec le COVID-19. Plus précisément, ils ont trouvé des mutations croissantes dans la protéine de nucléocapside, qui encapsule l'ARN du virus après être entré dans une cellule hôte, et la protéine viroporine 3a, qui crée des pores dans les cellules hôtes pour faciliter la libération virale, la réplication et la virulence.
L'équipe de recherche affirme que ce sont des régions à surveiller, car l'augmentation de la variabilité non aléatoire de ces protéines suggère que le virus cherche activement des moyens d'améliorer sa propagation. Caetano-Anolles explique que ces deux protéines interfèrent avec la façon dont notre corps combat le virus.
Ce sont les principaux bloqueurs de la voie bêta-interféron qui constituent nos défenses antivirales. Leur mutation pourrait expliquer les réponses immunitaires incontrôlées responsables de tant de décès par COVID-19.
« Considérant que ce virus sera parmi nous pendant un certain temps, nous espérons que l'exploration des voies de mutation pourra anticiper des cibles mobiles pour un développement rapide de thérapies et de vaccins alors que nous nous préparons pour la prochaine vague », déclare Tomaszewski. « Nous, ainsi que des milliers d'autres chercheurs séquençant, téléchargeant et conservant des échantillons de génome dans le cadre de l'Initiative GISAID, continuerons à suivre ce virus. »
La source:
Université de l'Illinois College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences
