Une étude montre que la recombinaison entre les souches de SRAS-CoV-2 est déjà en cours, mais reste rare

Une étude récente menée par des chercheurs américains, actuellement disponible sur le bioRxiv * preprint server, indique que les événements de recombinaison parmi les souches virales du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) se produisent déjà – cependant, compte tenu des niveaux actuels de diversité génétique virale, ils ne sont ni répandus ni facilement détectables.

Depuis le début de la pandémie de maladie à coronavirus (COVID-19), le virus causal SARS-CoV-2 fait l'objet d'intenses recherches et d'un examen épidémiologique. Ce dernier est important principalement en raison du potentiel de recombinaison virale, qui peut entraîner des génotypes viraux avec des caractéristiques phénotypiques modifiées – y compris une altération de la transmissibilité, de la pathogénicité et de la virulence.

Mais même si la propension à la recombinaison parmi le groupe plus large des Betacoronavirus est bien établie, le SRAS-CoV-2 circule chez l'homme depuis seulement huit mois, ce qui signifie qu'il y avait une fenêtre d'opportunité relativement courte pour la montée de la recombinaison.

De plus, un assez petit nombre de sites polymorphes et phylogénétiquement informatifs dans le génome du SRAS-CoV-2 implique que la détection des génomes recombinants est lourde et fortement dépendante de l'identité des clades parents. Malgré ces inconvénients, deux études ont déjà rapporté des recombinants parmi différentes souches de SARS-CoV-2.

C'est pourquoi des chercheurs de l'Université Emory et du Centre d'excellence Emory-UGA pour la recherche et la surveillance de la grippe (CEIRS) à Atlanta (États-Unis) ont décidé de revoir ces résultats en utilisant une nouvelle approche d'analyse afin d'élucider la recombinaison potentielle au sein du SARS-CoV- 2.

La structure clade du SRAS-CoV-2 est principalement structurée par 37 SNP définissant le clade. (A) Phylogénie du maximum de vraisemblance basée sur le modèle général réversible avec des sites invariants de 9783 séquences génomiques uniques de haute qualité avec <1 % Ns. 14 clades monophylétiques ont été identifiés manuellement. Ces clades correspondent généralement aux clades SARS-CoV-2 définis dans Nextstrain (Hadfield et al., 2018), bien qu'une fraction d'entre eux soit à une résolution plus élevée que les clades Nextstrain. Les clades définis ici sont nommé par la désignation du clade Nextstrain (par exemple, 20B) suivi d'un numéro de sous-clade (par exemple, -1). La barre d'échelle est en substitutions par site. (B) Différences par paires entre les profils SNP définissant le clade des 14 clades. (C) Localisation et identité nucléotidique des SNP définissant le clade et (D) leur fréquence parmi les génomes du SRAS-CoV-2.

La structure clade du SARS-CoV-2 est structurée principalement par 37 SNP définissant le clade. (A) Phylogénie du maximum de vraisemblance basée sur le modèle réversible en temps général avec des sites invariants de 9783 séquences génomiques uniques de haute qualité avec <1% Ns. 14 clades monophylétiques ont été identifiés manuellement. Ces clades correspondent généralement aux clades SARS-CoV-2 définis dans Nextstrain (Hadfield et al., 2018), bien qu'une fraction d'entre eux soit à une résolution plus élevée que les clades Nextstrain. Les clades définis ici sont nommés par la désignation de clade Nextstrain (par exemple, 20B) suivie d'un numéro de sous-clade (par exemple, -1). La barre d'échelle est en substitutions par site. (B) Différences par paires entre les profils SNP définissant le clade de tous les 14 clades. (C) Emplacement et identité nucléotidique des SNP définissant le clade et (D) leur fréquence parmi les génomes du SRAS-CoV-2.

Une approche systématique en quatre étapes

Cette étude a utilisé une approche en quatre étapes pour identifier les génomes recombinants du SRAS-CoV-2. Tout d'abord, les mutations qui définissent le modèle clonal de l'hérédité ont été caractérisées, suivies de l'identification des génomes qui violent ce modèle. Ensuite, les chercheurs ont identifié et affiné les limites du transfert génétique et ont finalement évalué la plausibilité du transfert en déterminant la co-circulation potentielle des clades parentaux prédits.

Tous les génomes ont été téléchargés à partir des bases de données génomiques GISAID et ensuite filtrés pour exclure les séquences de faible qualité. En outre, les génomes ont été alignés conformément au génome de la séquence de référence NCBI en utilisant un programme d'alignement à séquences multiples connu sous le nom de MAFFT.

Les clades ont été identifiés comme des groupes monophylétiques situés dans un arbre phylogénétique à maximum de vraisemblance construit à partir de 9 783 séquences génomiques uniques de haute qualité en utilisant PhyML (c'est-à-dire un logiciel qui analyse les alignements de séquences de nucléotides ou d'acides aminés dans un cadre phylogénétique à l'aide d'approches statistiques modernes ).

Afin de visualiser le support empirique de la recombinaison, les chercheurs ont effectué une analyse phylogénétique sur des sous-ensembles du génome viral du SRAS-CoV-2, qui sont corrélés à des étendues du génome délimitées par des régions de transfert inférées.

Ils ont ensuite cherché à évaluer, sur la base de considérations géographiques, la faisabilité des événements de transfert requis entre les clades parentaux prédits pour générer les recombinants qui ont été observés dans cette étude. Les résultats qu'ils ont obtenus étaient plutôt perspicaces.

Recombinaison dans cinq génomes du SRAS-CoV-2

«Au total, nous avons criblé 47 390 génomes uniques et identifié cinq génomes qui sont de bons candidats pour avoir évolué par recombinaison entre deux clades parentaux éloignés», disent les auteurs de l'étude dans leur bioRxiv papier.

Néanmoins, la fraction de génomes recombinants dans l'ensemble des séquences analysées était exceptionnellement faible (c'est-à-dire 0,007%), ce qui est conforme aux rapports précédents qui n'ont trouvé aucune preuve constante d'une recombinaison généralisée parmi les génomes du SRAS-CoV-2.

Dans tous les cas, les séquences étaient liées à des infections en provenance des États-Unis, du Royaume-Uni et de Chine; en outre, chacun de ces génomes héberge des marqueurs phylogénétiques de deux clades SARS-CoV-2 distincts, et chaque génome recombinant s'est avéré être étroitement regroupé avec les clades parents prédits dans les régions de transfert.

Compte tenu de ce dernier, les clades parents prédits des génomes recombinants susmentionnés ont (à une exception près) été signalés comme étant en co-circulation dans le pays d'infection au cours des deux semaines précédant le processus de prélèvement des échantillons.

« En identifiant les changements nucléotidiques qui sous-tendent la phylogénie clonale du SRAS-CoV-2, nous avons établi des critères pour identifier les génomes recombinants putatifs et pour évaluer leur plausibilité », les auteurs de l'étude expliquent les aspects pratiques de leurs résultats.

La nécessité de surveiller les recombinants de haute qualité

« En fin de compte, nos résultats suggèrent que la recombinaison entre les souches de SARS-CoV-2 est en cours, mais ces génotypes chimériques restent rares », disent les auteurs de l'étude. « Alors que la pandémie continue de s'étendre, la diversité génétique de la population du SRAS-CoV-2 augmentera, ce qui facilitera la détection des génomes recombinants », ajoutent-ils.

Les génomes recombinants que les chercheurs ont identifiés dans cette étude peuvent ne pas appartenir à des lignées recombinantes persistantes et plus importantes. Au lieu de cela, ils peuvent représenter des observations éphémères dans des lignées qui n'ont pas été établies avec succès ou qui ont disparu.

Mais le nombre croissant de mutations augmentera également la possibilité que les génomes recombinants présentent des caractéristiques phénotypiques modifiées qui peuvent avoir un impact sur la forme physique. D'autre part, l'hétérogénéité de la transmission signifie qu'il y a une chance beaucoup plus faible pour une infection virale donnée de former une lignée persistante.

En bref, puisque cette étude montre que la recombinaison est déjà en cours dans le SRAS-CoV-2, des analyses en temps réel et des efforts de surveillance accrus (comme celui-ci) devraient être encouragés afin de surveiller la circulation et la propagation possible de génotypes viraux recombinants.

*Avis important

bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique / les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.

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