COVID-19: L'analyse du réseau génétique fournit un 'instantané' des origines de la pandémie

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Une étude retrace la « supernova naissante » du COVID-19 par le biais de mutations génétiques lors de sa propagation de la Chine et de l'Asie à l'Australie, à l'Europe et à l'Amérique du Nord. source communiqué de l'Université de Cambridge du 9 avril 2020.

Les chercheurs disent que leurs méthodes pourraient être utilisées pour aider à identifier les sources d'infection non documentées.

Des chercheurs de Cambridge, du Royaume-Uni et d'Allemagne ont reconstruit les premières « voies d'évolution » du COVID-19 chez l'homme, alors que l'infection s'est propagée de Wuhan en Europe et en Amérique du Nord, en utilisant des techniques de réseau génétique.

En analysant les 160 premiers génomes viraux complets à séquencer à partir de patients humains, les scientifiques ont cartographié une partie de la propagation originale du nouveau coronavirus à travers ses mutations, ce qui crée différentes lignées virales.

« Il y a trop de mutations rapides pour tracer soigneusement un arbre généalogique du COVID-19. Nous avons utilisé un algorithme de réseau mathématique pour visualiser simultanément tous les arbres plausibles », a déclaré le Dr Peter Forster, généticien, et auteur principal de l'Université de Cambridge.

« Ces techniques sont principalement connues pour cartographier les mouvements des populations humaines préhistoriques à travers l'ADN. Nous pensons que c'est l'une des premières fois où ils ont été utilisés pour tracer les voies d'infection d'un coronavirus comme COVID-19. »

L'équipe a utilisé des données de génomes de virus échantillonnés à travers le monde entre le 24 décembre 2019 et le 4 mars 2020. La recherche a révélé trois « variants » distincts de COVID-19, consistant en des clusters de lignées étroitement apparentées, qu'ils étiquetent ‘A’, ‘B’ et ‘C'.

Forster et ses collègues ont découvert que le type de COVID-19 le plus proche de celui découvert chez les chauves-souris, le type ‘A’, le « génome d'origine du virus humain » - était présent à Wuhan, mais ce n'était étonnamment pas le type de virus prédominant de la ville.

Des versions mutées de ‘A’ ont été vues chez des Américains qui auraient vécu à Wuhan, et un grand nombre de virus de type A ont été découverts chez des patients américains et australiens.

Le principal type de virus de Wuhan, ‘B’, était répandu chez les patients de toute l'Asie de l'Est. Cependant, le variant n'a pas voyagé bien au-delà de la région sans autres mutations, impliquant un « événement fondateur » à Wuhan, ou une « résistance » contre ce type de COVID-19 en dehors de l'Asie de l'Est, affirment les chercheurs.

Le variant ‘C’ est le principal type européen, retrouvé chez les premiers patients de France, d'Italie, de Suède et d'Angleterre. Il est absent de l’échantillon du continent chinois de l’étude, mais on le voit à Singapour, à Hong Kong et en Corée du Sud.

La nouvelle analyse suggère également que l'une des premières introductions du virus en Italie a eu lieu via la première infection allemande documentée le 27 janvier, et qu'une autre voie d'infection italienne précoce était liée à « un cas groupé à Singapour ».

Surtout, les chercheurs disent que leurs techniques de réseau génétique ont tracé avec précision les voies d'infection établies: les mutations et les lignées virales ont rejoint les points entre les cas connus.

En tant que tels, les scientifiques soutiennent que ces méthodes « phylogénétiques » pourraient être appliquées au tout dernier séquençage du génome du coronavirus pour aider à prédire les futurs points chauds mondiaux de transmission et d'augmentation des maladies.

« L'analyse du réseau phylogénétique a le potentiel d'aider à identifier les sources d'infection du COVID-19 non documentées, qui peuvent ensuite être mises en quarantaine pour contenir la propagation de la maladie dans le monde entier », a déclaré Forster, membre du McDonald Institute of Archaeological Research à Cambridge, ainsi que l'Institute of Continuing Education de l'Université.

Les résultats sont publiés dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Le logiciel utilisé dans l'étude, ainsi que la classification de plus de 1 000 génomes de coronavirus et leur dénombrement, sont disponibles gratuitement sur www.fluxus-technology.com.

Le variant ‘A’, le plus proche du virus retrouvé à la fois chez les chauves-souris et les pangolins, est décrit comme « la racine de l'épidémie » par les chercheurs. Le type ‘B’ est dérivé de ‘A’, séparé par deux mutations, puis ‘C’ est à son tour une « fille » de ‘B’.

Les chercheurs disent que la localisation du variant ‘B’ en Asie de l'Est pourrait résulter d'un « effet fondateur »: un goulot d'étranglement génétique qui se produit lorsque, dans le cas d'un virus, un nouveau type est établi à partir d'un petit groupe isolé d'infections.

Forster soutient qu'il existe une autre explication qui mérite d'être examinée. « Le virus de type B de Wuhan pourrait être adapté sur le plan immunologique ou environnemental à une grande partie de la population d'Asie de l'Est. Il pourra peut-être muter pour surmonter la résistance en dehors de l'Asie de l'Est. Nous semblons voir un taux de mutation plus lent en Asie de l'Est qu'ailleurs, dans cette phase initiale. »

Il a ajouté: « Le réseau viral que nous avons détaillé est un instantané des premiers stades d'une épidémie, avant que les voies évolutives du COVID-19 ne soient obscurcies par un grand nombre de mutations. C'est comme attraper une supernova naissante en flagrant délit. »

Depuis la réalisation de l’étude paru dans PNAS, l’équipe de recherche a étendu son analyse à 1 001 génomes viraux. Bien qu'il n'ait pas encore été évalué par des pairs, Forster dit que les derniers travaux suggèrent que la première infection et la propagation chez l'homme de COVID-19 s'est produite entre la mi-septembre et le début décembre.

Les méthodes du réseau phylogénétique utilisées par les chercheurs - permettant la visualisation de centaines d'arbres évolutifs simultanément dans un graphique simple - ont été lancés en Nouvelle-Zélande en 1979, puis développés par des mathématiciens allemands dans les années 1990.

Ces techniques ont attiré l'attention du professeur Colin Renfrew, archéologue, un coauteur de la nouvelle étude parue dans PNAS, en 1998. Renfrew a ensuite créé l'un des premiers groupes de recherche en archéogénétique au monde à l'Université de Cambridge.