Coronavirus : Exploration des génomes des coronavirus pour trouver des indices sur les origines de l'épidémie | Science

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Dans le cadre d'un effort de longue haleine pour voir quels virus hébergent les chauves-souris, les chercheurs chinois en collectent un dans une grotte de Guandong.

Alliance EcoHealth

Par Jon Cohen

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Cette chaîne de charabia apparent est tout sauf: c'est un extrait d'une séquence d'ADN du pathogène viral, surnommé le nouveau coronavirus 2019 (2019-nCoV), qui submerge la Chine et effraie le monde entier. Les scientifiques partagent publiquement un nombre toujours croissant de séquences complètes du virus provenant de patients – 53 au dernier décompte dans la base de données de l'Initiative mondiale pour le partage de toutes les données sur la grippe. Ces génomes viraux sont intensément étudiés pour essayer de comprendre l'origine du 2019-nCoV et comment il s'intègre dans l'arbre généalogique des virus apparentés trouvés chez les chauves-souris et d'autres espèces. Ils ont également donné un aperçu de l'apparence physique de ce virus récemment découvert, de son évolution et de la manière dont il pourrait être arrêté.

«L'un des plus gros messages à retenir (à partir des séquences virales) est qu'il y a eu une seule introduction chez l'homme puis une propagation interhumaine», explique Trevor Bedford, spécialiste en bioinformatique à l'Université de Washington, Seattle. Le rôle du marché de gros des fruits de mer de Huanan à Wuhan, en Chine, dans la propagation du nCoV 2019 reste obscur, bien qu'un tel séquençage, combiné à l'échantillonnage de l'environnement du marché pour la présence du virus, clarifie qu'il a en effet joué un rôle précoce important dans l'amplification du déclenchement. Les séquences virales, disent la plupart des chercheurs, renversent également l'idée que l'agent pathogène provenait d'un institut de virologie de Wuhan.

Au total, 2019-nCoV possède près de 29000 bases de nucléotides qui contiennent le manuel d'instructions génétiques pour produire le virus. Bien qu'il s'agisse de l'un des nombreux virus dont les gènes sont sous forme d'ARN, les scientifiques convertissent le génome viral en ADN, avec des bases connues en abrégé A, T, C et G, pour en faciliter l'étude. De nombreuses analyses des séquences de 2019-nCoV sont déjà apparues sur virological.org, nextstrain.org, des serveurs de préimpression comme bioRxiv, et même dans des revues à comité de lecture. Le partage des séquences par des chercheurs chinois a permis aux laboratoires de santé publique du monde entier de développer leurs propres diagnostics pour le virus, qui a maintenant été trouvé dans 18 autres pays. (ScienceLes actualités de l'épidémie sont disponibles ici.)

Lorsque la première séquence 2019-nCoV est devenue disponible, les chercheurs l'ont placée sur un arbre généalogique des coronavirus connus – qui sont abondants et infectent de nombreuses espèces – et ont constaté qu'elle était le plus étroitement apparentée à des parents trouvés chez les chauves-souris. Une équipe dirigée par Shi Zheng-Li, spécialiste des coronavirus au Wuhan Institute of Virology, a rapporté le 23 janvier sur bioRxiv que la séquence de 2019-nCoV était similaire à 96,2% à celle d'un virus de la chauve-souris et avait 79,5% de similitude avec le coronavirus qui provoque des le syndrome respiratoire (SRAS), une maladie dont la flambée initiale s'est également produite en Chine il y a plus de 15 ans. Mais le coronavirus du SRAS a une relation similaire avec les virus des chauves-souris, et les données de séquence prouvent qu'il a sauté chez les personnes d'un coronavirus dans des civettes qui ne différaient des virus du SRAS humain que par 10 nucléotides. C'est une des raisons pour lesquelles de nombreux scientifiques soupçonnent qu'il existe une ou plusieurs espèces hôtes «intermédiaires» entre les chauves-souris et le nCoV 2019.

Selon l'analyse de Bedford, la séquence de coronavirus de chauve-souris que l'équipe de Shi Zheng-Li a mise en évidence, surnommée RaTG13, diffère de 2019-nCoV de près de 1100 nucléotides. Sur nextstrain.org, un site qu'il a cofondé, Bedford a créé des arbres généalogiques de coronavirus (exemple ci-dessous) qui incluent des séquences de chauves-souris, civettes, SRAS et 2019-nCoV. (Les arbres sont interactifs: en faisant glisser une souris sur eux, il est facile de voir les différences et les similitudes entre les séquences.)

Les analyses de Bedford sur RaTG13 et 2019-nCoV suggèrent que les deux virus partageaient un ancêtre commun il y a 25 à 65 ans, une estimation à laquelle il est parvenu en combinant la différence de nucléotides entre les virus avec les taux présumés de mutation dans d'autres coronavirus. Il a donc probablement fallu des décennies pour que les virus de type RaTG13 mutent en 2019-nCoV.

Le syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS), une autre maladie humaine causée par un coronavirus, a également un lien avec les virus des chauves-souris. Mais les études ont construit un cas convaincant qu'il a sauté aux humains des chameaux. Et l’arbre phylogénétique du papier bioRxiv de Shi (ci-dessous) rend le lien chameau-MERS facile à voir.

Plus un virus circule longtemps dans une population humaine, plus il a de temps pour développer des mutations qui différencient les souches chez les personnes infectées, et étant donné que les séquences 2019-nCoV analysées à ce jour diffèrent les unes des autres de sept nucléotides au plus, cela suggère qu'il a bondi chez l'homme très récemment. Mais il reste un mystère quel animal a propagé le virus aux humains. «Il existe une très grande zone grise entre les virus détectés chez les chauves-souris et le virus maintenant isolé chez l'homme», explique Vincent Munster, virologue à l'Institut national américain des allergies et des maladies infectieuses qui étudie les coronavirus chez les chauves-souris, les chameaux et d'autres espèces.

Des preuves solides suggèrent que le marché a joué un rôle précoce dans la propagation de la nCoV 2019, mais s'il est à l'origine de l'épidémie reste incertain. Bon nombre des cas de 2019-nCoV initialement confirmés – 27 des 41 premiers dans un rapport, 26 sur 47 dans un autre – étaient connectés au marché de Wuhan, mais jusqu'à 45%, y compris la première poignée, ne l'étaient pas. Cela soulève la possibilité que le saut initial dans les gens se soit produit ailleurs.

Selon l'agence de presse officielle Xinhua, "l'échantillonnage environnemental" du marché des fruits de mer de Wuhan a trouvé des preuves de 2019-nCoV. Sur les 585 échantillons testés, 33 étaient positifs pour 2019-nCoV et tous se trouvaient dans l'immense partie ouest du marché, où les animaux sauvages ont été vendus. «Les tests positifs du marché humide sont extrêmement importants», explique Edward Holmes, biologiste évolutionniste à l'Université de Sydney, qui a collaboré avec le premier groupe à publier une séquence 2019-nCoV. «Un taux aussi élevé de tests positifs impliquerait fortement que les animaux sur le marché ont joué un rôle clé dans l'émergence du virus.»

Pourtant, il n'y a pas eu de prépublications ou de rapports scientifiques officiels sur l'échantillonnage, il n'est donc pas clair quels animaux, le cas échéant, ont été testés positifs. «Jusqu'à ce que vous isoliez systématiquement le virus d'une seule espèce, il est vraiment, vraiment difficile d'essayer de déterminer ce qu'est l'hôte naturel», explique Kristian Andersen, biologiste évolutionniste chez Scripps Research.

Une explication possible de la confusion quant à l'endroit où le virus est entré pour la première fois chez l'homme est s'il y avait un lot d'animaux récemment infectés vendu sur différents marchés. Ou un commerçant d'animaux infectés aurait pu transmettre le virus à différentes personnes sur différents marchés. Ou, suggère Bedford, ces premiers cas auraient pu être infectés par des virus qui ne se transmettaient pas facilement et ne se répandaient pas. «Il serait extrêmement utile de n'avoir qu'une ou deux séquences du marché (échantillonnage environnemental) qui pourraient éclairer le nombre de zoonoses et le moment où elles se sont produites», a déclaré Bedford.

Un groupe de recherche a envoyé des échantillons de matières fécales et d'autres échantillons de chauves-souris qu'ils avaient piégées dans des grottes à l'Institut de virologie de Wuhan pour rechercher des coronavirus.

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En l’absence de conclusions claires sur l’origine de l’épidémie, les théories prospèrent et certaines ont été scientifiquement précaires. Une analyse de séquence dirigée par Wei Ji de l'Université de Pékin et publiée en ligne par le Journal of Medical Virology a reçu une couverture médiatique substantielle quand il a suggéré que «le serpent est le réservoir d'animaux sauvages le plus probable pour le 2019-nCoV.» Les spécialistes de la séquence l'ont cependant mis au pilori.

Les théories du complot abondent également. Un reportage de CBC News sur le gouvernement canadien expulsant des scientifiques chinois qui travaillaient dans un laboratoire de Winnipeg qui étudie des agents pathogènes dangereux a été déformé sur les réseaux sociaux pour suggérer qu'il s'agissait d'espions qui avaient fait passer clandestinement des coronavirus. Le Wuhan Institute of Virology, qui est le premier laboratoire en Chine qui étudie les chauves-souris et les coronavirus humains, a également été critiqué. "Les experts réfutent la théorie des franges reliant le coronavirus chinois à la recherche sur les armes", a lu un titre dans une histoire The Washington Post qui se concentrait sur l'installation.

Les inquiétudes concernant l'institut sont antérieures à cette épidémie. La nature a publié un article en 2017 sur la construction d'un nouveau laboratoire de niveau de biosécurité 4 et comprenait le biologiste moléculaire Richard Ebright de l'Université Rutgers, Piscataway, exprimant ses préoccupations concernant les infections accidentelles, ce qu'il a remarqué à plusieurs reprises avec des employés de laboratoire manipulant le SRAS à Pékin. Ebright, qui a une longue histoire de déclenchement de signaux d'alerte concernant des études sur des agents pathogènes dangereux, a également critiqué en 2015 une expérience dans laquelle des modifications ont été apportées à un virus de type SRAS circulant chez les chauves-souris chinoises pour voir s'il avait le potentiel de provoquer des maladies chez l'homme. . Plus tôt cette semaine, Ebright remis en question l'exactitude du calcul de Bedford selon lequel il y a au moins 25 ans de distance évolutive entre RaTG13 – le virus détenu à l'institut de virologie de Wuhan – et 2019-nCoV, arguant que le taux de mutation peut avoir été différent car il a traversé différents hôtes avant les humains. Ebright raconte ScienceInsider que les données 2019-nCoV sont «cohérentes avec l'entrée dans la population humaine en tant qu'accident naturel».

Shi n'a pas répondu aux e-mails de Science, mais son collaborateur de longue date, l'écologiste des maladies Peter Daszak de l'Alliance EcoHealth, a rejeté la conjecture d'Ebright. «À chaque fois qu’une maladie émerge, un nouveau virus, la même histoire se dévoile: il s’agit d’un débordement ou de la libération d’un agent ou d’un virus issu de la bio-ingénierie», explique Daszak. "C’est juste une honte. Il semble que les humains ne puissent pas résister à la controverse et à ces mythes, mais cela nous regarde en face. Il y a cette incroyable diversité de virus dans la faune et nous venons de gratter la surface. Au sein de cette diversité, il y en aura qui peuvent infecter les gens et au sein de ce groupe, il y en aura qui causera la maladie. »

Une équipe de chercheurs de l'Institut de virologie de Wuhan et de l'Alliance EcoHealth a piégé des chauves-souris dans des grottes dans toute la Chine, comme celle-ci dans le Guangdong, pour les échantillonner à la recherche de coronavirus.

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Le groupe de Daszak et Shi emprisonne depuis 8 ans des chauves-souris dans des grottes autour de la Chine pour échantillonner leurs excréments et leur sang à la recherche de virus. Il dit qu'ils ont échantillonné plus de 10 000 chauves-souris et 2000 autres espèces. Ils ont trouvé quelque 500 nouveaux coronavirus, dont environ 50 tombent relativement près du virus du SRAS sur l'arbre généalogique, y compris RaTG13 – il a été pêché à partir d'un échantillon fécal de chauve-souris qu'ils ont recueilli en 2013 dans une grotte à Moglang dans la province du Yunnan. "Nous ne pouvons pas supposer cela simplement parce que ce virus du Yunnan a une identité de séquence élevée avec le nouveau qui est à l'origine", dit Daszak, notant que seule une infime fraction des coronavirus qui infectent les chauves-souris a été découverte. "Je m'attends à ce qu'une fois que nous aurons échantillonné et échantillonné et échantillonné dans le sud de la Chine et le centre de la Chine, nous allons trouver de nombreux autres virus et certains d'entre eux seront plus proches (à 2019-nCoV)."

Ce n'est pas seulement un «intérêt curieux» de comprendre ce qui a déclenché l'épidémie actuelle, dit Daszak. «Si nous ne trouvons pas l'origine, cela pourrait encore être une infection qui fait rage dans une ferme quelque part, et une fois que cette épidémie sera morte, il pourrait y avoir un débordement continu qui est vraiment difficile à arrêter. Mais le jury ne sait toujours pas quelles sont les véritables origines de cela. »