COVID-19 : la sélection naturelle et l’évolution du  SARS-CoV -2

La nature est analogique. Ce n’est pas un système binaire. Dans le monde vivant, il n’y a pas d’interrupteurs explicites qui allument ou éteignent discrètement les systèmes. Au contraire, la nature ajuste les systèmes à l’aide de cadrans analogiques, comme une vieille radio – changeant progressivement les variables pour atteindre l’équilibre et l’équilibre afin de garantir que la vie est durable et se poursuit.

L’évolution se déroule de cette façon, avec de nouvelles formes de vie apparaissant et certaines disparaissant au fil des millénaires – ou, dans le cas des agents pathogènes microbiens (virus, bactéries et parasites) au fil des jours ou des semaines.

Le changement évolutif résulte de deux forces opposées : la sélection positive reproduit des variations génétiques bénéfiques qui permettent au virus de survivre, tandis que la pression de sélection négative entrave la survie et la capacité de reproduction du virus.

L’évolution peut être étudiée au niveau moléculaire. Pendant de nombreuses années , mes recherches se sont concentrées sur le trypanosome africain , le parasite responsable de la maladie du sommeil africaine .

Variation antigénique

Les trypanosomes vivent dans la circulation sanguine de leurs hôtes mammifères (y compris les humains) et les premières observations de leur nombre ont montré un schéma constant d’augmentation en forme de vague suivi d’un nombre décroissant, puis, après une semaine environ, d’un nombre croissant à nouveau.

Les trypanosomes sont vulnérables aux anticorps produits par le système immunitaire de leur hôte, qui se lient au parasite et l’éliminent. Cette réponse immunitaire fait chuter le nombre de trypanosomes, comme l’illustrent les points bas de la configuration des vagues. Mais avant que les trypanosomes ne disparaissent complètement, leur nombre augmente à nouveau et la vague se répète.

Ce schéma de croissance intrigant a suscité beaucoup d’intérêt et de recherches dans mon laboratoire et, finalement, nous avons appris que le parasite peut modifier son identité moléculaire pour échapper aux anticorps de l’hôte avant qu’il ne soit complètement éliminé. Cela signifie que la population de trypanosomes responsable de chacun des pics d’onde est une variante distincte de toutes les autres. Les anticorps dirigés contre une variante n’ont aucun effet sur les variantes suivantes , de sorte que le schéma d’onde se poursuit.

La stratégie très réussie du trypanosome a évolué pour l’aider à survivre face à la pression de sélection négative constante des anticorps . Ce mécanisme qui aide un parasite ou un agent pathogène à échapper au système immunitaire de l’hôte est appelé variation antigénique.

Les vagues de COVID-19 ressemblent à la maladie du sommeil

Je me souviens de la courbe de croissance des trypanosomes lorsque je regarde le schéma du nombre de cas canadiens de la pandémie de COVID-19 en cours.

Les pics de cas reflètent l’arrivée de nouvelles variantes, dont la plus récente est omicron, la variante qui circule désormais le plus largement dans le monde .

La stratégie utilisée par le SRAS-CoV-2, le virus qui cause le COVID-19, est similaire à celle du trypanosome, bien que le mécanisme de génération de nouvelles variantes soit assez différent. Pour le virus, de nouvelles variantes surviennent par mutation dans des gènes qui codent pour la soi-disant «protéine de pointe », la partie du virus qui lui permet de pénétrer dans les cellules et d’infecter les gens.

Les mutations surviennent en raison d’« erreurs » qui se produisent lorsque le virus se réplique dans les cellules du système respiratoire de l’hôte. Parce que le virus a un mécanisme qui peut tenter de réparer les « erreurs « , le SRAS-CoV-2 évolue plus lentement que le trypanosome. Il évolue plus lentement car le virus possède un mécanisme qui peut tenter de réparer les « erreurs ». » Cependant, ce processus de réparation n’est pas parfait, et certaines mutations sont conservées.

Si des mutations aboutissent à une protéine de pointe distincte de toute autre variante qui la précède, nous verrons apparaître une nouvelle variante . La variante omicron est particulièrement intéressante (et quelque peu inquiétante) en raison de son nombre élevé de mutations, non seulement dans la protéine de pointe mais également dans d’autres gènes viraux .

En employant cette stratégie de variation antigénique, la survie du virus SARS-CoV-2 est assurée. Ainsi, l’apparition de nouvelles variantes est due à des mutations qui représentent la force de sélection positive : des variations génétiques qui aident l’organisme à se reproduire.

La baisse du nombre de cas pendant une pandémie est due à des forces de sélection négatives. Il s’agit notamment d’interventions de santé publique efficaces qui limitent la propagation d’une personne à l’autre (comme les masques), ainsi que la réponse immunitaire des hôtes (anticorps) résultant soit de l’infection, soit de la vaccination, soit des deux.

Une personne infectée va, au fil du temps, générer des anticorps contre le virus et commencer à éliminer cette variante, comme dans le cas du trypanosome. Mais comme les mutations du SRAS-CoV-2 se produisent lentement, le virus doit trouver une nouvelle personne non immunisée pour continuer. Afin de trouver de nouveaux hôtes non immuns, le virus induit des symptômes qui l’aident à se propager : la toux et les éternuements qui lui permettent de sauter d’une personne à l’autre via des gouttelettes.

Anticorps et maladie

Compte tenu de la capacité du SRAS-CoV-2 à muter, de nouvelles variantes apparaissent certainement en permanence. Cependant, si les interventions médicales et de santé publique réussissent à réduire la transmission entre les personnes infectées et non infectées/non vaccinées, il est tout à fait possible que le virus évolue pour générer une variante moins virulente qui pourrait s’établir comme une infection endémique produisant des symptômes bénins .

Lorsque des personnes infectées par un microbe pathogène présentent des symptômes de maladie, ces symptômes ont souvent un but : ils peuvent contribuer soit à la survie du microbe, soit à la survie de l’hôte infecté. Un cas classique est la diarrhée résultant d’une infection par le choléra ou d’ une dysenterie amibienne . Les deux infections produisent une diarrhée potentiellement mortelle, mais le symptôme a des objectifs différents dans chaque maladie.

Dans le cas du choléra, ce symptôme sert le microbe car il permet à la bactérie de sortir du corps de l’hôte et, dans les endroits où l’assainissement est médiocre, de contaminer l’approvisionnement en eau et de se transmettre à de nouveaux hôtes. Dans le cas de la dysenterie amibienne, le symptôme est le résultat de la tentative du corps de l’hôte de se débarrasser de l’infection.

Les cliniciens doivent être capables de faire la distinction entre ces deux scénarios dans la prise en charge des maladies infectieuses afin d’éviter d’aggraver le problème plutôt que de le résoudre. Dans le cas du COVID-19, les symptômes cliniques comme les éternuements et la toux qui permettent au virus de se propager dans l’air sélectionnent positivement des variantes qui aident le virus à se propager à de nouveaux individus sensibles (comme les personnes non vaccinées).

Cela signifie que des mesures telles que le masquage, la distanciation sociale et la vaccination peuvent empêcher la propagation en aidant à prévenir la transmission par aérosol.

Des efforts continus pour parvenir à une population entièrement vaccinée sont cruciaux. Les non vaccinés et les non infectés sont des hôtes idéaux pour le SRAS-CoV-2, et idéaux pour générer de nouvelles variantes en raison de l’absence de sélection négative par les anticorps, ce qui facilite la réplication du virus et la production de nouvelles mutations.

Bien que la nature puisse se déplacer lentement de manière analogique, les humains peuvent actionner des interrupteurs binaires et nous pouvons agir maintenant pour garantir l’équité mondiale en matière de vaccins . Garantir une couverture vaccinale mondiale n’est pas seulement impératif d’un point de vue évolutif, c’est aussi clairement une option éthique .

Michel Clarke – Professeur auxiliaire, Programme interfacultaire en santé publique, École de médecine et de médecine dentaire Schulich, Université Western, Université Western