Chaque fois qu'il y a une épidémie majeure de maladie, l'une des premières questions que se posent les scientifiques et le public est : « D'où cela vient-il ?

Afin de prédire et de prévenir de futures pandémies comme COVID-19, les chercheurs doivent trouver l'origine des virus qui les provoquent. Ce n'est pas une tâche banale. le origine du VIH n'était clair que 20 ans après sa propagation dans le monde. Les scientifiques ne connaissent toujours pas l'origine d'Ebola, même s'il a causé des épidémies périodiques depuis les années 1970.

En tant qu' expert en écologie virale, on me demande souvent comment les scientifiques retracent les origines d'un virus. Dans mon travail, j'ai trouvé de nombreux nouveaux virus et certains agents pathogènes bien connus qui infectent les plantes sauvages sans causer de maladie. Végétal, animal ou humain, les méthodes sont largement les mêmes. La recherche des origines d'un virus implique une combinaison de travaux de terrain approfondis, de tests de laboratoire approfondis et d'un peu de chance.

Les virus passent des animaux sauvages aux humains

De nombreux virus et autres agents pathogènes qui infectent les humains proviennent d'animaux. Ces maladies sont zoonotique, ce qui signifie qu'elles sont causées par des virus animaux qui ont sauté sur les humains et se sont adaptés pour se propager à travers la population humaine.

Il peut être tentant de commencer la recherche d'origine virale en testant des animaux malades sur le site de la première infection humaine connue, mais les hôtes sauvages ne présentent souvent aucun symptôme. Les virus et leurs hôtes s'adaptent les uns aux autres au fil du temps, de sorte que les virus ne provoquent souvent pas de symptômes évidents de maladie tant qu'ils n'ont pas sauté sur une nouvelle espèce hôte. Les chercheurs ne peuvent pas se contenter de rechercher des animaux malades.

Un autre problème est que les humains et leurs animaux destinés à l'alimentation ne sont pas immobiles. L'endroit où les chercheurs trouvent la première personne infectée n'est pas nécessairement proche de l'endroit où le virus est apparu pour la première fois. Un défi dans la recherche de l'origine virale est le large éventail d'échantillons humains et animaux qui doivent être collectés et testés. Luis Alvarez/DigitalVision via Getty Images

Dans le cas de COVID-19, les chauves-souris étaient un premier endroit évident à regarder. Ils sont des hôtes connus de nombreux coronavirus et sont la source probable d'autres maladies zoonotiques comme le SRAS et MERS.

Pour le SRAS-CoV-2, le virus qui cause le COVID-19, le parent le plus proche que les scientifiques ont trouvé jusqu'à présent est BatCoV RaTG13. Ce virus fait partie d'une collection de coronavirus de chauve-souris découverts en 2011 et 2012 par des virologues de l'Institut de virologie de Wuhan. Les virologues recherchaient des coronavirus liés au SRAS chez les chauves-souris après la Pandémie de SRAS-CoV-1 en 2003. Ils ont collecté des échantillons de selles et des prélèvements de gorge de chauves-souris sur un site de la province du Yunnan à environ 932 1,500 kilomètres du laboratoire de l'institut à Wuhan, où ils ont rapporté des échantillons pour une étude plus approfondie.

Pour tester si les coronavirus de chauve-souris pouvaient se propager aux humains, les chercheurs ont infecté des cellules rénales de singe et cellules dérivées de tumeurs humaines avec les échantillons du Yunnan. Ils ont découvert qu'un certain nombre de virus de cette collection pouvaient répliquer dans les cellules humaines, ce qui signifie qu'ils pourraient potentiellement être transmis directement des chauves-souris aux humains sans hôte intermédiaire. Les chauves-souris et les humains n'entrent pas très souvent en contact direct, cependant, un hôte intermédiaire est toujours assez probable.

Trouver les parents les plus proches

L'étape suivante consiste à déterminer dans quelle mesure un virus suspecté de la faune sauvage est étroitement lié à celui qui infecte les humains. Les scientifiques le font en déterminant la séquence génétique du virus, ce qui implique de déterminer l'ordre des blocs de construction de base, ou nucléotides, qui composent le génome. Plus deux séquences génétiques partagent de nucléotides, plus elles sont étroitement liées.

Le séquençage génétique du coronavirus de chauve-souris RaTG13 a montré qu'il était terminé 96% identique au SRAS-CoV-2. Ce niveau de similitude signifie que RaTG13 est un parent assez proche du SARS-CoV-2, confirmant que le SARS-CoV-2 est probablement originaire des chauves-souris, mais est encore trop éloigné pour être un ancêtre direct. Il y avait probablement un autre hôte qui a attrapé le virus des chauves-souris et l'a transmis aux humains. Afin de trouver l'hôte intermédiaire entre les chauves-souris et les humains, les chercheurs doivent lancer un grand filet et échantillonner de nombreux animaux différents. AP Photo / Silvia Izquierdo

Étant donné que certains des premiers cas de COVID-19 ont été trouvés chez des personnes associées au marché de la faune à Wuhan, il y a eu des spéculations selon lesquelles un animal sauvage de ce marché était l'hôte intermédiaire entre les chauves-souris et les humains. Cependant, les chercheurs jamais trouvé le coronavirus chez les animaux du marché.

De même, lorsqu'un coronavirus apparenté a été identifié dans pangolins confisqués lors d'une opération de lutte contre la contrebande dans le sud de la Chine, beaucoup ont conclu que le SRAS-CoV-2 était passé des chauves-souris aux pangolins aux humains. le virus du pangolin s'est avéré n'être qu'à 91% identique au SRAS-CoV-2, ce qui rend peu probable qu'il soit un ancêtre direct du virus humain.

Pour identifier l'origine du SARS-CoV-2, il faut collecter beaucoup plus d'échantillons sauvages. C'est une tâche difficile – l'échantillonnage des chauves-souris prend du temps et nécessite des précautions strictes contre une infection accidentelle. Étant donné que les coronavirus liés au SRAS se trouvent dans chauves-souris à travers l'Asie, y compris la Thaïlande et le Japon, c'est une très grosse botte de foin pour chercher une toute petite aiguille.

Créer un arbre généalogique pour le SARS-CoV-2

Afin de résoudre le puzzle des origines et des mouvements viraux, les scientifiques doivent non seulement trouver les pièces manquantes, mais aussi comprendre comment elles s'emboîtent toutes. Cela nécessite de collecter des échantillons viraux d'infections humaines et de comparer ces séquences génétiques entre elles et avec d'autres virus d'origine animale.

Pour déterminer comment ces échantillons viraux sont liés les uns aux autres, les chercheurs utilisent des outils informatiques pour construire l'arbre généalogique du virus, ou phylogénie. Les chercheurs comparent les séquences génétiques de chaque échantillon viral et établissent des relations en alignant et en classant les similitudes et les différences génétiques.

L'ancêtre direct du virus, partageant la plus grande similitude génétique, pourrait être considéré comme son parent. Les variantes partageant la même séquence parente mais avec suffisamment de changements pour les distinguer les unes des autres sont comme des frères et sœurs. Dans le cas du SARS-CoV-2, le La variante sud-africaine, B.1.351, et la variante britannique, B.1.1.7, sont frères et sœurs.

La construction d'un arbre généalogique est compliquée par le fait que différents paramètres d'analyse peuvent donner des résultats différents : Le même ensemble de séquences génétiques peut produire deux arbres généalogiques très différents. Les séquences nucléotidiques de six virus fictifs sont affichées en haut. Vous trouverez ci-dessous deux arbres généalogiques de ces virus créés à l'aide de deux programmes différents. L'arbre de gauche n'utilise que le pourcentage d'identité, tandis que l'arbre de droite considère également si les deux séquences partagent des caractères similaires. Marilyn Roossick, CC BY-ND

Pour le SARS-CoV-2, l'analyse phylogénétique s'avère particulièrement difficile. Mais des dizaines de milliers de séquences SARS-CoV-2 sont maintenant disponibles, ils ne diffèrent pas suffisamment les uns des autres pour former une image claire de la façon dont ils sont liés les uns aux autres.

Le débat actuel : hôte sauvage ou débordement de laboratoire ?

Le SARS-CoV-2 aurait-il pu être libéré d'un laboratoire de recherche ? Même si preuve actuelle implique que ce n'est pas le cas, 18 virologues éminents ont récemment suggéré que cette question devrait être enquêté plus avant.

Bien qu'il y ait eu des spéculations sur le SARS-CoV-2 étant conçu dans un laboratoire, cette possibilité semble hautement improbable. Lorsque l'on compare la séquence génétique du RaTG13 sauvage avec le SRAS-CoV-2, les différences sont réparties de manière aléatoire dans le génome. Dans un virus artificiel, il y aurait des blocs clairs de changements qui représentent séquences introduites provenant d'une autre source virale.

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Il existe une séquence unique dans le génome du SRAS-CoV-2 qui code pour une partie de la protéine de pointe qui semble jouer un rôle important dans l'infection des humains. Fait intéressant, une séquence similaire est trouvée dans le coronavirus MERS qui provoque une maladie similaire à COVID-19.

Bien qu'il ne soit pas clair comment le SRAS-CoV-2 a acquis ces séquences, l'évolution virale suggère qu'elles résultent de processus naturels. Virus accumuler les changements soit par échange génétique avec d'autres virus et leurs hôtes, soit par des erreurs aléatoires lors de la réplication. Les virus qui obtiennent un changement génétique qui leur donne un avantage reproductif continuerait généralement à le transmettre via la réplication. Le fait que le MERS et le SARS-CoV-2 partagent une séquence similaire dans cette partie du génome suggère qu'il a naturellement évolué dans les deux et s'est propagé car il les aide à infecter les cellules humaines.

Où aller à partir d'ici?

Déterminer l'origine du SRAS-CoV-2 pourrait nous donner des indices pour comprendre et prédire les futures pandémies, mais nous ne saurons peut-être jamais exactement d'où il vient. Indépendamment de la façon dont le SARS-CoV-2 a sauté sur les humains, il est là maintenant, et il est probablement là pour rester. À l'avenir, les chercheurs doivent continuer à surveiller sa propagation et faire vacciner autant de personnes que possible.

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