Le SRAS-CoV-2 se développe après être passé des humains aux animaux de zoo

Le SRAS-CoV-2 se développe après être passé des humains aux animaux de zoo

Une étude génomique détaillée d’une épidémie au zoo de Denver montre comment le SRAS-CoV-2 peut rapidement se diversifier et s’adapter après avoir croisé des espèces, offrant ainsi un rare aperçu réel de l’évolution du virus au-delà des humains.

Étude : Propagation, diversification et adaptation de la population du SRAS-CoV-2 au sein de l'hôte chez les tigres, les lions et les hyènes des zoos. Crédit image : Wirestock Creators/Shutterstock.com

Une nouvelle étude publiée dansCommunication naturellemontre le développement et l’adaptation rapides du coronavirus 2 (SARS-CoV-2) du syndrome respiratoire aigu sévère chez les tigres, les lions et les hyènes des zoos qui sont en contact quotidien avec les humains.

Comment les infections animales influencent le développement et le risque du SRAS-CoV-2

Le développement rapide du SRAS-CoV-2 et l’émergence de nouveaux variants ont considérablement façonné la sensibilisation du public aux maladies infectieuses depuis le début de la pandémie de coronavirus 2019 (COVID-19).

Outre les humains, le SRAS-CoV-2 infecte divers animaux domestiques et sauvages, et des cas documentés montrent que, dans de rares cas, le virus peut être transmis d'un hôte animal à l'homme. Cependant, les facteurs à l’origine de l’évolution et de la dynamique de transmission du SRAS-CoV-2 chez les animaux, ainsi que les origines des nouvelles variantes virales qui infectent à la fois les humains et les animaux, sont largement inconnus.

La sélection de mutations bénéfiques qui augmentent la condition physique du virus est le facteur crucial de l’évolution virale au sein de l’espèce hôte. Les populations virales peuvent être confrontées à des pressions de sélection uniques et puissantes suite à la transmission d’une espèce hôte à une autre. Ces événements de débordement peuvent accélérer l’émergence de variantes virales en sélectionnant des mutations génétiques qui améliorent l’aptitude du virus chez le nouvel hôte.

Pour étudier les effets du changement d'hôte sur l'évolution du virus, des chercheurs de l'Université d'État du Colorado et leurs collaborateurs de la Denver Zoo Conservation Alliance, aux États-Unis, ont étudié l'évolution et l'adaptation spécifique à l'hôte du SRAS-CoV-2 chez les tigres, les lions d'Afrique et les hyènes tachetées lors d'une épidémie au zoo de Denver en 2021.

Le suivi génomique révèle une adaptation rapide après le débordement du zoo

Les chercheurs ont collecté des échantillons sur écouvillon nasal auprès de deux tigres, 11 lions et trois hyènes, ont isolé l’ARN viral des échantillons et ont effectué un séquençage de nouvelle génération (NGS) pour identifier la lignée du SRAS-CoV-2, la variation intra-hôte et les signatures de sélection génomique.

Les résultats ont indiqué que l'épidémie du zoo de Denver a probablement été déclenchée par un seul débordement d'une sous-lignée rare delta, ce qui correspond le plus à une transmission des humains (gardiens) aux tigres, puis aux lions et aux hyènes.

Une propagation rapide et une diversification des populations virales ont été observées parmi les hôtes animaux. Les chercheurs ont également découvert des signatures génomiques de sélection négative (suppression de mutations nocives) et de sélection positive (sélection de mutations bénéfiques) dans tout le génome du virus, ainsi que quatre mutations adaptatives spécifiques à une espèce possibles chez les lions et les hyènes.

Bien qu'aucun variant préoccupant du SRAS-CoV-2 n'ait été détecté chez les animaux infectés, des signatures particulièrement fortes de sélection positive ont été détectées dans le gène de la nucléocapside et dans des échantillons de hyènes, illustrant les effets combinés de la mutation et de la sélection après une transmission virale entre espèces.

L’étude a découvert quatre mutations spécifiques à une espèce, dont A254V dans le gène de la nucléocapside chez les lions et les hyènes, ainsi que E1724D dans le cadre de lecture ouvert 1-alpha, T274I dans le gène de la protéine de pointe et P326L dans le gène de la nucléocapside chez les hyènes. Ces mutations ont été rarement détectées chez l’homme et ne sont pas associées à une lignée variable spécifique.

Plus précisément, l’étude a révélé que même si l’épidémie du zoo de Denver s’est produite pendant l’un des pics de la pandémie de COVID-19, la rare lignée Delta à l’origine de l’épidémie était liée à moins de 1 % des infections humaines dans le Colorado à l’époque.

La rareté de cette lignée chez l’homme conforte également l’idée selon laquelle l’épidémie du zoo a été déclenchée par un seul événement de contagion, très probablement provenant d’un humain infecté. Cependant, la possibilité d'une transmission multiple et indépendante de l'homme à l'animal ou d'une transmission du virus entre les animaux péridomestiques du zoo demeure.

L’étude a trouvé les signatures génomiques de sélection positive les plus fortes dans le gène de la nucléocapside du SRAS-CoV-2, qui code pour la protéine de nucléocapside de liaison à l’ARN responsable de l’empaquetage du génome viral.

Des mutations de ce gène ont déjà été découvertes dans des variantes inquiétantes du SRAS-CoV-2 qui infectent les humains. Ces mutations ont été associées à une meilleure aptitude à la réplication virale dans des études expérimentales et épidémiologiques, ce qui suggère que des modifications de ce gène pourraient influencer la survie et la transmissibilité du virus dans l'environnement hôte.

Une autre mutation notable découverte dans l’étude était la mutation T274I spécifique à l’hyène dans le gène Spike. La mutation pourrait représenter une adaptation au récepteur d’entrée viral spécifique à l’hyène. Les analyses structurelles et immunologiques issues d'études réalisées chez l'homme suggèrent que les substitutions sur ce site peuvent également contribuer à l'échappement immunitaire. Cependant, la conséquence fonctionnelle de cette mutation chez les hyènes reste à déterminer.

Les populations virales découvertes dans l’étude ont montré une expansion et une diversification rapides au fil du temps. Il est connu dans la littérature que la force de sélection augmente à mesure qu’une population virale se propage.

L’épidémie du zoo offre de véritables informations sur l’évolution du virus

Dans l’ensemble, les populations virales isolées des animaux infectés présentaient une répartition à peu près égale des signatures de sélection positives et négatives, à l’exception de celles isolées des hyènes, qui présentaient une sélection positive particulièrement forte.

Les chercheurs ont déclaré que cette différence pourrait être liée au moment de l'échantillonnage, car les échantillons d'hyènes ont été collectés plus tard dans l'épidémie et pourraient donc avoir été collectés plus tard au cours de l'infection, par rapport aux échantillons de lions et de tigres. Ces résultats mettent en valeur la possibilité d’un taux évolutif accru du SRAS-CoV-2 chez les hyènes.

Dans l’ensemble, les résultats de l’étude fournissent des informations précieuses sur les mécanismes sous-jacents à l’évolution du virus au sein de l’hôte après une transmission interspécifique.

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Sources :