Biotech en Asie – Variantes du génome du SRAS-CoV-2 en Inde – Act-in-biotech

Une nouvelle étude publiée en ligne sur le serveur de préimpression bioRxiv* en juin 2020 étudie la diversité génétique des souches du SRAS-CoV-2 en Inde.

La pandémie de COVID-19 a laissé sa marque en Inde après son apparition en Chine fin 2019 et s’est propagée à plus de 188 pays et territoires en quelques mois seulement. Bien que les interventions non pharmacologiques aient été le pilier des gouvernements et des organisations de santé dans la lutte contre le virus, en l’absence de médicaments ou de vaccins efficaces, le virus n’a pas encore été apprivoisé.

Les débuts de la pandémie en Inde

Les trois premiers cas en Inde ont surgi dans l’État progressiste du sud du Kerala, tous à Wuhan rapatriés. Avec la mise en quarantaine immédiate de ces cas, aucune transmission locale ne s’est produite. Cependant, l’Inde a également pris des mesures pour empêcher l’introduction de nouveaux cas, bloquant les vols en provenance des pays touchés. En mars, plusieurs nouveaux cas sont apparus à la suite d’importations en provenance d’autres pays, avec une transmission locale associée.

Cela a été suivi d’un verrouillage national à partir du 25 mars 2020, dans le but de contrôler la propagation du virus. Cependant, avec un assouplissement partiel de ces mesures au début du mois de mai, le nombre de cas a commencé à augmenter à pas de géant alors que les gens sillonnaient l’Inde dans une tentative effrénée de rentrer chez eux à travers les frontières nouvellement rouvertes.

Suivi de l’évolution génomique

À l’heure actuelle, il y avait plus de 230 000 cas confirmés en Inde au 6 juin 2020. Pour comprendre l’origine des souches à l’origine de cette épidémie, les chercheurs ont effectué le séquençage du génome entier (WGS) de 104 souches de SRAS-CoV-2 de dans toute l’Inde. Ils ont récupéré les données génomiques du Programme intégré de surveillance des maladies (IDSP) du Centre national de contrôle des maladies (NCDC), Delhi.

En utilisant des données génétiques et épidémiologiques, l’étude permet de découvrir l’ampleur, l’évolution, l’incidence, la distribution ainsi que le contrôle du COVID-19 en Inde. Cela devrait aider à la recherche des contacts, ainsi qu’au développement de diagnostics et de thérapies pour la maladie.

L’étude a été réalisée par le NCDC en collaboration avec le CSIR-Institut de génomique et de biologie intégrative (CSIR-IGIB). Les chercheurs ont inclus 127 cas confirmés de différents endroits, identifiés par des tests ciblés sur des individus symptomatiques qui avaient des antécédents de voyage vers des endroits à haut risque ou de contact avec des patients COVID-19.

Les écouvillons nasopharyngés et oropharyngés ont été utilisés pour obtenir de l’ARN viral pour le WGS. L’âge moyen était de 41 ans, le ratio hommes / femmes étant inférieur de 35:28 à 39 ans et de 58: 6 au-dessus de cet âge.

La plupart des échantillons provenaient de New Delhi, quelques-uns provenant de grappes dans divers autres États. Alors que la majorité étaient indiennes, 14 étaient indonésiennes et 2 de Thaïlande et de la République kirghize.

Les résultats de l’étude

104 échantillons ont passé les tests de qualité et ont été utilisés pour cartographier le génome complet. L’arbre phylogénétique construit à partir de ces souches a montré que toutes les souches étaient regroupées en 2 clades principaux, avec quelques autres clades divers et un sous-clade. Dans l’ensemble, il y avait 163 variantes, dont moins de 5% étaient courantes.

Un groupe de 26 appartenait au groupe 1, dans le clade G, classé dans l’Initiative mondiale pour le partage de toutes les données sur la grippe (GISAID). Un autre cluster de 65 souches appartenait au cluster 2, qui est un cluster non classé selon GISAID. La plupart des variantes importantes de cette grappe se retrouvent également dans des séquences de Singapour, de Brunei, et les séquences de l’Inde provenaient dans une large mesure d’indigènes indonésiens, thaïlandais et kirghizes, en plus de celles du Tamil Nadu et de Delhi.

Les chercheurs commentent: «Cela suggère probablement l’introduction de cela en particulier des pays d’Asie de l’Est en Inde.»

Le groupe 3 a 7 souches qui se séparent des autres souches de l’Inde. Il y en avait 2 appartenant à A1a, et 3 de B, avec une souche Maharashtra qui n’a montré aucune variante, et est probablement identique à la souche originale de Wuhan.

Mutations et effets protéiques

Les enquêteurs ont également examiné les protéines mutantes exprimées à la suite de substitutions d’acides aminés à travers les 104 génomes. Il y a eu 53 mutations ponctuelles, dont 29 ont entraîné des mutations faux-sens.

Lorsqu’ils ont été étudiés en relation avec les protéines affectées, les scientifiques ont constaté que la plupart des variations se trouvaient dans la protéine non structurale (nsp) 6, dans 68 génomes, avec nsp 12 dans 65, nsp 3 dans 62, et P13L, une protéine nucléocapside, dans 53 L’une des mutations mondiales les plus courantes, le D614G, dans la protéine de pointe, n’a été trouvée que dans 26 génomes.

Les chercheurs ont ensuite suivi la fréquence des mutations en fonction du type de changement de l’acide aminé. Ils ont constaté que dans environ 45%, l’acide aminé n’était pas modifié, ce qui indique que peut-être la mutation a provoqué un léger changement dans la forme ou la fonction de la protéine. La même chose a été observée avec des mutations très fréquemment trouvées, telles que P13L.

Dans certaines autres mutations, le type d’acide aminé était assez différent, avec une altération de type hydrophobe en polaire ou chargée. Un tel exemple est celui de l’addition d’un résidu chargé à la position fréquemment mutée T1198K dans nsp3, ou la perte d’un groupe chargé avec l’importante mutation de la protéine de pointe D614G. Un tel passage à un résidu avec une charge positive peut éventuellement entraîner des effets plus importants sur la structure et la fonction de la protéine impliquée.

Cartographie des mutations d'acides aminés de fréquence plus élevée sur les protéines Nucelocapsid et Spike. Les mutations sont marquées en rouge sur la représentation de surface de chaque protéine. Dans la protéine Spike, tous les domaines sont mis en évidence dans différentes couleurs, y compris les domaines NTD, RBD, HR1, Fusion peptide region, HR2, TM et CT. De plus, des sites de clivage sont également marqués sur la structure.

Cartographie des mutations d’acides aminés de fréquence plus élevée sur les protéines Nucelocapsid et Spike. Les mutations sont marquées en rouge sur la représentation de surface de chaque protéine. Dans la protéine Spike, tous les domaines sont mis en évidence dans différentes couleurs, y compris les domaines NTD, RBD, HR1, Fusion peptide region, HR2, TM et CT. De plus, des sites de clivage sont également marqués sur la structure.

Mutations et environnement local

Les sites subissant une mutation dans le SRAS-CoV-2 ont été comparés à six autres séquences de coronavirus et se sont révélés se trouver principalement dans des emplacements variables (mutations 19/29). Les mutations se produisant à une fréquence plus élevée sont dans des positions qui changent plus rapidement, à l’exception de deux à des emplacements conservés, à savoir A97L et L37F.

L’effet de ces emplacements sur l’environnement local est un aspect important d’une telle étude. Pour comprendre cela, les scientifiques ont tracé le lien entre les mutations les plus courantes et les structures des protéines virales. Ils ont découvert que toutes les mutations se produisent en dehors des deux domaines structuraux C et N terminaux dans la nucléocapside et dans les régions de liaison plus longues.

Les mutations dans nsp12, qui est hautement conservé, se trouvent sur la région d’interface, qui a un site de liaison au zinc essentiel. D’un autre côté, la mutation P323L se trouve aux jonctions d’interaction des protéines, où les inhibiteurs se lient à une fente hydrophobe et son remplacement de la proline par la leucine entraîne la perte du pli à ce site. Des effets mutationnels similaires sur les produits protéiques sont observés dans nsp3 et la protéine de pointe.

Trois vagues d’invasion

Les chercheurs décrivent les trois vagues d’entrée virale en Inde, d’abord des voyageurs européens et américains, la seconde du Moyen-Orient et la troisième d’Asie du Sud-Est. Ils ont constaté que le cluster A4, bien que non classé jusqu’à présent, est le plus répandu parmi les génotypes indiens.

Ils ont également identifié de nouvelles mutations, mais une évaluation plus approfondie est nécessaire pour valider ces résultats.

L’étude révèle également l’échec du verrouillage en raison du transfert de cas de zones essentiellement urbaines vers des zones rurales médiatisé par le vaste exode de travailleurs migrants de plusieurs États de l’Inde vers leurs États d’origine. La transmission communautaire attendue à la suite de ce mouvement nécessitera des mesures préventives énergiques.

Le verrouillage à grande échelle peut avoir conduit à l’évolution préférentielle de certaines souches qui s’adaptent facilement aux conditions indiennes, et cela peut avoir entraîné l’émergence d’une lignée distincte. Cela attend toujours d’être ajouté aux bases de données génomiques virales internationales comme Nexstrain.

Orientations futures et implications

Une étude plus rigoureuse déterminera si ces souches doivent être incluses dans la conception des tests de diagnostic. Si tel est le cas, cela peut permettre à des panneaux plus rentables de suivre la propagation de différentes souches spécifiques à la lignée traversant les frontières géographiques avec plus de rapidité et d’efficacité.

Le développement d’un vaccin doit également tenir compte des variantes répandues en Inde. De plus, la mise en relation de la prévalence avec les antécédents cliniques permettra d’identifier les souches les plus pathogènes et virulentes en termes de pathologies graves.

Les chercheurs concluent: «Il est impératif que des données génomiques solides basées sur un échantillon de grande taille, y compris des populations rurales avec une distribution uniforme, puissent faire ressortir le scénario réel une fois corrélé avec les données épidémiologiques, ce qui contribuera éventuellement à l’élaboration de nouvelles politiques de gestion.»

*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, orienter la pratique clinique / les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.

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