Analyses métagénomiques de l'ADN d'échantillons cliniques provenant d'individus infectés par le virus de la variole du singe

Analyses métagénomiques de l'ADN d'échantillons cliniques provenant d'individus infectés par le virus de la variole du singe

Dans une étude récente publiée dans bioRxiv * Les chercheurs ont analysé les séquences génomiques du virus de la variole du singe (MPXV) obtenues auprès de 18 patients ayant contracté une infection par le MPXV entre juin et juillet 2022.

Studie: Die Sequenzierung des Monkeypox-Virus infizierter Patienten zeigt virale Genome mit APOBEC3-ähnlicher Bearbeitung, Geninaktivierung und bakteriellen Erregern der Hautsuperinfektion. Bildquelle: Kateryna Kon/Shutterstock

*REMARQUE importante :bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et ne doivent donc pas être considérés comme concluants, destinés à guider la pratique clinique/le comportement lié à la santé, ou traités comme des informations établies.

arrière-plan

Le MPXV possède un génome d'acide désoxyribonucléique (ADN) double brin et appartient à la famille des virus Poxviridae et au genre Orthopoxvirus. L'Organisation mondiale de la santé (OMS) a reconnu trois groupes de virus, nommés un à trois, qui comprennent les virus apparus lors de l'épidémie de 2017-2018 (Nigéria) et ceux impliqués dans l'épidémie transnationale actuelle de 2022.

Depuis 2022, toutes les infections humaines à MPXV importées d’Afrique subsaharienne se sont produites sporadiquement dans des pays non endémiques. Des études phylogénétiques antérieures basées sur les génomes du MPXV publiées au Portugal et en France en 2022 ont révélé que ces virus appartiennent au groupe III et sont susceptibles d'avoir une origine unique. Les caractéristiques épidémiologiques et cliniques de l’épidémie actuelle suggèrent également qu’elle est sexuellement transmissible.

De plus, ces virus incluent une lignée appelée B.1 qui a émergé en Europe entre novembre 2021 et mai 2022. La lignée B.1 s’est écartée de sa lignée ancestrale A.1 par environ 50 substitutions de nucléotides, soit près de dix fois plus que prévu.

À propos de l'étude

Dans la présente étude, les chercheurs ont utilisé les technologies de séquençage du génome (NGS) Illumina et Nanopore de nouvelle génération pour effectuer des analyses métagénomiques de l'ADN d'échantillons cliniques provenant d'individus infectés par le MPXV. Ils ont obtenu les génomes du MPXV à partir de lésions cutanées génitales et de prélèvements rectaux de 18 patients infectés par le MPXV.

Les enquêteurs ont envisagé le NGS pour les échantillons cliniques avec un seuil de cycle (CT) quantitatif de réaction en chaîne par transcriptase inverse-polymérase (qRT-PCR) ≤25. Ensuite, ils ont effectué des analyses métagénomiques de toutes les analyses NGS. De plus, ils ont cartographié les lectures NGS brutes avec le numéro d’accès GenBank du génome MPXV. ON563414.3, un génome de 197 205 paires de bases du MPXV collecté à partir d’un échantillon de patient dans le Massachusetts, aux États-Unis, en mai 2022. L’outil Nextclade v1.6.0 utilise ces échantillons de génome comme génome de référence B.1.

Pour les analyses phylogénétiques, l’équipe a obtenu les génomes MPXV qui ont été déposés dans la base de données « Global Initiative on Sharing All Influenza Data » (GISAID) jusqu’au 22 août 2022. Ils ont identifié des mutations communes à celles de la présente étude. Les numéros d'accès du génome GenBank 412 NC_063383 et ON563414 ont été ajoutés pour enraciner l'arbre phylogénétique. L'Agence Nationale de Sécurité du Médicament et des produits de santé (ANSM) a approuvé la NGS des génomes du MPXV.

Résultats de l'étude

Les chercheurs ont testé 307 patients pour la présence de MPXV en utilisant la qPCR en temps réel sur des lésions cutanées et des échantillons de selles et nasopharyngés entre mai et juillet 2022. Plus précisément, ils ont obtenu 11 échantillons de lésions cutanées, dont cinq sur le pénis, six sur le rectum et un sur le nasopharynx.

Le nombre moyen de lectures NSG brutes mappées au numéro d’accession du génome GenBank. ON563414.3 était de 44 615 par échantillon, avec une profondeur de séquençage moyenne et une couverture moyenne du génome de 48 ± 41 lectures ou 98,0 ± 2,8 %, respectivement. L'équipe a découvert que les 18 génomes MPXV obtenus dans la présente étude appartenaient à la lignée B.1 du groupe III selon la classification de l'OMS, dont deux appartenaient à la sous-lignée B.1.1. Par rapport au génome MPXV de référence ON563414.3, six des 18 génomes étaient génétiquement identiques, tandis que 12 présentaient au moins une mutation et l'identité moyenne des nucléotides entre ces génomes était de 99,8 ± 0,2 % selon les calculs de comparaison par paires. Ces 18 génomes présentaient en moyenne 3,3 ± 2,2 mutations par rapport à ON563414.3.

Sur les 36 mutations différentes présentes dans au moins un des 18 génomes, 22 n’étaient pas synonymes tandis que 14 étaient synonymes. Les 22 mutations non synonymes étaient nichées dans 20 gènes dispersés le long du génome du MPXV. Ces 20 gènes codés –

i) deux sous-unités d'acide ribonucléique (ARN) polymérase ;

ii) deux sous-unités de facteurs de transcription précoces et un facteur de transcription intermédiaire et tardif ;

iii) une protéine de type phospholipase D ; Et

iv) quatre protéines contenant des répétitions d'ankyrine.

En d’autres termes, ces mutations non synonymes ont entraîné des modifications des acides aminés dans les protéines virales qui sont essentielles à la réplication et à la morphogenèse des virions ainsi qu’aux interactions virus-hôte. Les futures études devraient approfondir l'influence de ces mutations sur la fonction de ces protéines et le cycle de réplication du MPXV.

Une autre observation importante était un taux de mutation plus élevé que prévu pour les orthopoxvirus sur la base d'une évaluation précédente, ce qui suggère que le MPXV pourrait accélérer son évolution. Selon les auteurs, un nombre plus élevé de mutations entre 66 et 73 acides aminés dans les génomes du MPXV par rapport au génome NC_063383.1 obtenu à partir de 304 échantillons humains collectés au Nigéria en août 2018 pourrait être dû à l’effet de la famille d’édition de l’ARNm de l’apolipoprotéine B des enzymes catalytiques de type polypeptide (APOBEC3).

Fait intéressant, les chercheurs ont également découvert des lectures NGS qui ont identifié les séquences de S. aureus et S. pyogenes dans la plupart des échantillons de lésions cutanées cliniques positives pour le virus MPX. Ces deux bactéries provoquent des surinfections dans les cas de MPXV ; Cependant, davantage de données sont nécessaires pour établir la prévalence de ces deux bactéries en association avec les lésions du virus MPX.

L'OMS recommande seulement de surveiller étroitement les lésions cutanées pour détecter les surinfections associées à une cellulite ou à des abcès. Ils recommandent également un traitement de surinfection avec des antibiotiques efficaces contre S. aureus et S. pyogenes sensibles à la méthicilline. De même, les Centers for Disease Control and Prevention (CDC) des États-Unis recommandent un traitement antibiotique aux personnes souffrant d’infections cutanées bactériennes secondaires. Néanmoins, les surinfections bactériennes des lésions cutanées ont entraîné une morbidité importante lors de l’épidémie de MPXV de 2022. Par conséquent, dans de tels cas, une surveillance étroite est nécessaire pour assurer l’administration rapide d’antibiotiques.

Conclusions

L’étude met en valeur la nécessité d’une surveillance étroite de multiples aspects de l’évolution génétique et des modèles de mutation des clades MPXV qui ont émergé dans les pays non endémiques avec l’épidémie de 2022 et se sont propagés à l’échelle mondiale. Par exemple, des études devraient examiner le rôle des pertes de gènes dans la transmissibilité et la réplication du MPXV et celui des enzymes APOBEC3 dans l'augmentation du taux de mutation observée dans les génomes du MPXV.

En particulier, l’expression et l’activité désaminase des enzymes APOBEC3 changent dans diverses infections et cancers. Plus important encore, en plus du séquençage et de la caractérisation des génomes du MPXV, il faut également détecter les agents pathogènes bactériens des surinfections cutanées.

*REMARQUE importante :bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et ne doivent donc pas être considérés comme concluants, destinés à guider la pratique clinique/le comportement lié à la santé, ou traités comme des informations établies.

Référence:

• Vorläufiger wissenschaftlicher Bericht.
  Colson, P. et al. (2022) „Die Sequenzierung des Monkeypox-Virus von infizierten Patienten zeigt virale Genome mit APOBEC3-ähnlicher Bearbeitung, Geninaktivierung und bakteriellen Erregern der Hautsuperinfektion.“ bioRxiv. doi: 10.1101/2022.09.26.509493. https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.09.26.509493v1