Tandis que que le monde s’empresse de vacciner les gens le plus rapidement possible, le coronavirus est en train de muter, captant des changements génétiques.
Il est normal que les virus, y compris le SARS-CoV-2, muent. Mais y a-t-il une limite aux mutations du virus qui rendent les gens malades – ou le virus peut-il alors simplement continuer à évoluer indéfiniment?
Dans une déclaration au magazine Live Science les scientifiques ont déclaré « qu’il s’avère certes qu’il y a une limite, mais nous ne savons pas exactement ce qu’elle est; et nous ne pouvons pas commencer à prédire toutes les mutations possibles que le virus pourrait subir».
Ainsi Vincent Racaniello, professeur de microbiologie et d’immunologie à l’Université Columbia de New York a déclaré: « Le nombre de mutations génétiques possibles est supérieur à tous les atomes de l’univers visible, et une bonne fraction du génome peut être remplacée. »
Le code génétique du coronavirus – composé de quatre bases chimiques ou molécules différentes pouvant être considérées comme un alphabet à quatre lettres – compte 29881 lettres. Ces lettres fournissent des instructions pour fabriquer les 9 860 acides aminés qui sont les éléments constitutifs des protéines du virus. Lorsque ces bases chimiques changent, les acides aminés changent également, ce qui peut affecter la forme des protéines du virus; ces changements de forme, à leur tour, peuvent affecter le fonctionnement du virus, comme la façon dont il se lie aux cellules humaines.
Des études antérieures sur d’autres virus à ARN – qui comme le SRAS-CoV-2 ont un seul brin d’ARN comme matériel génétique – ont montré que plus de la moitié des bases de ces virus peuvent être modifiées, a déclaré le professeur Racaniello à Live Science. Mathématiquement, cela signifie que si un virus a une longueur de 10 000 paires de bases, il existe 4 ^ 5 000 possibilités de séquences génétiques.
C’est incroyablement grand, étant donné qu’il y a 4 ^ 135 atomes dans l’univers visible. Si l’équation est vraie pour un virus comme le SRAS-CoV-2, qui a un code génétique trois fois plus long, il pourrait y avoir 4 ^ 14 941 combinaisons différentes possibles pour sa séquence génétique. Et cela n’inclut que les changements de lettre de base – un produit chimique en remplace un autre; il existe également d’autres mutations telles que des délétions ou des insertions dans le génome qui augmenteraient encore le nombre de possibilités, a-t-il déclaré.
Mais la plupart de ces mutations n’ont pas d’importance – et une énorme fraction serait immédiatement éliminée. «Certaines mutations sont mortelles, donc nous ne les voyons jamais», a-t-il précisé. Et « beaucoup d’entre elles sont neutres; elles s’accumulent simplement et elles sont entraînées. » Les mutations qui comptent se situent généralement sur la protéine de pointe du coronavirus, l’arme qu’il utilise pour s’accrocher aux récepteurs ACE2 à la surface des cellules humaines. Le pic lui-même est composé de 1 273 acides aminés codés par 3 831 bases chimiques; ainsi, selon cette même logique mathématique, il y a 4 ^ 1916 façons dont le code de la protéine de pointe pourrait varier, ce qui est encore presque infini. Pourtant, bon nombre de ces mutations sont redondantes et codent pour les mêmes acides aminés.
De plus, toutes les mutations ne seront pas identifiées comme une nouvelle «variante», a déclaré John Moore, professeur de microbiologie et d’immunologie à l’Université Cornell d’Ithaca, New York.
« Des mutations silencieuses se produisent, mais elles ne sont pas pertinentes. » Les variantes qui sont identifiées et qui reçoivent un nom auront généralement des propriétés remarquables – comme une plus grande capacité à se transmettre aux humains ou à échapper aux vaccins.
Le professeur Moore précise: « Une surveillance solide peut aider les scientifiques à rechercher les changements dans le génome du virus grâce à un échantillonnage aléatoire de la population infectée. Une fois qu’ils ont identifié des mutations potentiellement importantes – par exemple en fonction de l’endroit où les changements apparaissent dans le génome – ils peuvent brancher ces mutations dans un modèle informatique de la protéine de pointe interagissant avec le récepteur ACE2 pour faire des prédictions sur le comportement du variant. Mais pour finalement comprendre comment la mutation a changé le comportement du virus, ils doivent faire des expériences sur le virus ou les protéines. »
Mutations passées
La toute première variante du SRAS-CoV-2 a été identifiée au printemps dernier lorsque le virus original détecté pour la première fois à Wuhan 武汉 a été remplacé par une nouvelle variante appelée D614G, qui a probablement émergé en Europe, selon une perspective JAMA co-écrite par Moore. Ce n’est qu’à la fin de l’été que les scientifiques ont découvert que la principale mutation de cette variante augmentait probablement sa capacité à se répliquer et à se propager, a déclaré Moore.
Alors que le SRAS-CoV-2 ne mute pas autant que le VIH ou la grippe, « vous mettez un virus comme celui-ci au milieu de 100 millions de personnes et des mutations vont se produire« , a précisé pour Live Science le professeur Moore. En août, une autre variante appelée B.1.1.7 est apparue au Royaume-Uni et sa propagation s’est accélérée en novembre. Les premières études suggèrent que la mutation majeure du variant, appelée N501Y, a de nouveau augmenté la transmissibilité, mais n’a probablement pas échappé aux anticorps neutralisants qui se sont développés en réponse au D614G et à d’autres souches antérieures du nouveau coronavirus.
Par ailleurs, une mutation plus inquiétante s’est installée en Afrique du Sud. Celui-ci, appelé B.1.351 ou N501Y.V2, a une mutation similaire à la variante britannique; mais celui-ci a également d’autres mutations situées à proximité du site de liaison au récepteur de la protéine de pointe – l’endroit où la protéine de pointe se lie à ACE2 sur les cellules humaines. La mutation clé ici est celle appelée E484K, qui modifie suffisamment la forme du domaine de liaison au récepteur (RBD) pour que les anticorps qui reconnaissent les souches antérieures aient du mal à reconnaître cette nouvelle.
Plusieurs premières études ont suggéré que les vaccins, tels que ceux de Moderna, Pfizer, Novavax et Johnson & Johnson, protègent toujours contre cette variante, mais ne fonctionnent pas aussi bien contre elle que pour les variantes antérieures, pour lesquelles ils ont été conçus pour cibler.
Une autre variante similaire à B.1.351, appelée P.1, est également apparue au Brésil, et en raison de ses similitudes avec la variante Afrique du Sud, elle pourrait également être préoccupante. Maintenant, les scientifiques trouvent une poignée de variantes B.1.1.7 qui ont également muté pour inclure la mutation E484K.
Le domaine RBDN est l’un – mais pas le seul – concernant les points où des mutations peuvent se produire. Il est composé de 223 acides aminés, dont 22 sont en contact avec le récepteur ACE2 sur les cellules humaines, a déclaré Racaniello. Chacun de ces acides aminés peut changer (en raison de mutations dans la séquence génétique sous-jacente du domaine) et augmenter son contact avec les cellules humaines, et donc sa capacité à envahir.
Mais pourquoi donc toutes ces mutations se produisent-elles ?
Les mutations reflètent parfois le soi-disant effet fondateur. Le virus mute et une variante devient dominante parce qu’il a affecté une personne qui a massivement propagé le virus. Cela ne signifie pas nécessairement qu’il y a un avantage à la mutation. . .
Mais parfois, des mutations identiques – ou très similaires -, telles que N501Y, apparaissent dans différentes parties du monde. Cela signifie normalement que la mutation confère un avantage au virus, c’est ce qu’a déclaré Mohsan Saeed, professeur adjoint de biochimie à l’école de médecine de l’université de Boston et chercheur au National Emerging Infectious Diseases Laboratories de l’université.
Le virus est déjà extrêmement efficace pour infecter les gens, de telle sorte que tout avantage futur qu’il tirera des mutations ne sera probablement pas dramatique, a-t-il déclaré. « Si votre poste de radio est déjà très bruyante au volume 10, le monter à 11 ne fera pas une énorme différence« .
Pourtant, « nous verrons ce qui se passe lorsque le vaccin est administré à grande échelle« , a-t-il poursuivi. Dans de telles situations, les vaccins peuvent inciter les virus à développer des «mutations d’échappement» pour bloquer la capacité de neutralisation des anticorps.
Futures mutations
Le SRAS-CoV-2 ne circule dans la population humaine que depuis peu de temps, de sorte que « les scientifiques ne sont pas encore en mesure de faire des prédictions sur les variantes qui émergeront à l’avenir« , sur la base de simulations de l’histoire passée du virus, a souligné le professeur Saeed. « C’est principalement stochastique ( i-e qui se produit par l’effet du hasard. NDLR) ou aléatoire, a-t-il dit.
Nous ne donnons pas la parole, nous réagissons, a déclaré le professeur John Moore. En d’autres termes, des mutations se produisent dans la nature et les scientifiques déterminent alors quel sera leur impact sur la transmissibilité, la létalité ou la fuite des vaccins. Même s’il serait bien d’avoir une longueur d’avance sur le virus – par exemple en prédisant, sur la base de simulations, quelles autres mutations pourraient émerger – ce n’est probablement pas faisable étant donné la mesure dans laquelle le virus peut muter.
«Les protéines sont très flexibles dans leurs capacités à interagir avec des récepteurs ou des anticorps; elles sont capables de [tolérer] la mutation de plusieurs façons différentes pour atteindre le même point final», a déclaré Moore. Et donc « vous ne pouvez pas prédire ce qui va se passer« .
Les scientifiques peuvent être en mesure de prédire certaines mutations très évidentes qui peuvent apparaître, telles que certains changements d’acides aminés sur la protéine de pointe qui ont un impact sur la liaison des anticorps ou des modifications dans la RBD de la pointe, ce qui aurait un impact sur la capacité du virus à adhérer et à pénétrer dans les cellules humaines, c’est ce que mentionne le professeur Vincent Racaniello . « Mais ce n’est qu’une partie du pic et de nombreux autres changements peuvent avoir un impact sur la forme physique.«
Bien que les scientifiques ne puissent pas prédire quelles mutations donneront un avantage au virus, ils savent que ces mutations émergeront plus le virus se propage.
Le professeur Moore ajoute : « Vous allez voir des variantes qui sont sélectionnées pour une plus grande transmissibilité et / ou résistance aux anticorps parce qu’elles sont les deux plus grandes pressions de sélection » .
« Une forte pression de sélection, comme celle des vaccins à très haute efficacité, peut réduire le nombre de chances que le virus se réplique et mute. Pendant ce temps, une pression de sélection très faible signifie que le virus n’a pas à muter, donc tout changement fournira un avantage négligeable », a précisé le professeur Moore.
Le problème vient lorsque nous mettons un niveau intermédiaire de pression de sélection sur le virus. Par exemple, l’utilisation généralisée de vaccins faibles, ou l’allongement du temps entre la première et la deuxième dose du vaccin, lorsque vous n’avez pas une forte réponse anticorps pourrait être un «terrain fertile pour de nouvelles variantes», a déclaré Moore. « Nous en sommes conscients. »
Donc, pour éviter de futures variantes, nous devons nous assurer que nous administrons les vaccins aux gens dans les délais prévus, pour empêcher l’émergence de soi-disant mutants d’échappement. Et nous devons arrêter la propagation du virus, ce qui donne au coronavirus plus de chances de muter.
Ces virus « n’ont pas soudainement fait pousser des ciseaux qui se frayeraient un chemin à travers les masques, ils n’ont pas fait pousser des bottes à talons à ressort qui les rebondiraient à 50 mètres entre les gens« , a déclaré Moore. « Ce sont toujours des coronavirus et ils peuvent toujours être stoppés par les procédures standard que nous devrions tous faire. »
Parce que nous ne pouvons pas prédire à l’avance quelles mutations spécifiques émergeront. Le seul moyen de rester à deux pas du virus, plutôt que de 20, consiste à intensifier considérablement la surveillance des nouvelles variantes, a déclaré Moore. De cette façon, les scientifiques peuvent détecter et tester l’impact des nouvelles variantes en laboratoire avant qu’elles ne se généralisent.
Si les variantes deviennent imperméables à nos vaccins, il est assez simple de modifier les vaccins ARNm de Pfizer et Moderna, pour créer des injections de rappel en échangeant la séquence génétique utilisée pour apprendre au corps à reconnaître la protéine de pointe avec la nouvelle séquence mutée, c’est ce qu’a rapporté Live Science.
Traduction et adaptation pour WUKALI par PAL
