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Un virus qui se propage plus rapidement a-t-il moins de chance d'évoluer ?


Maintenant que la pandémie de COVID-19 dure depuis un certain temps, il existe des rapports sur de nombreuses nouvelles variantes, qui sont vraisemblablement apparues au cours de la dernière année par mutation et se sont propagées par sélection naturelle.

Je suppose que les résultats de l'infection au COVID-19 sont soit la mort, soit une immuse réussie, d'autres auraient développé des anticorps. Supposons, pour les besoins de la discussion, que ce soient les deux conséquences finales (ou corrigez ma réponse en pensant.)

S'il y a dix-huit mois, tout le monde sur la planète avait été infecté par COVID-19 en une très mauvaise journée, alors de nombreuses personnes mourraient et les autres se retrouveraient avec des anticorps. Cela pourrait arrêter la propagation de la maladie, ce qui arrêterait son évolution. (N'hésitez pas à aborder les scénarios de type Typhoïde Mary dans la réponse ; ou bien sûr toute idée fausse dans ce paragraphe.)

Existe-t-il une perspective à partir de laquelle - ou un ensemble de circonstances dans lesquelles - une pandémie peut réellement aggraver l'effet d'une maladie en lui donnant plus de chance d'évoluer ?

(J'ai posé la question en termes de COVID-19, mais je pense que c'est vraiment une question générale, pas moins applicable à COVID-20 et au-dessus. :-) N'hésitez pas à répondre en termes généraux. Je ne recherche pas une discussion sur les mesures de santé publique qui pourraient ou non être appropriées à la pandémie actuelle.)


Tout processus évolutif a deux composantes :

  • génération de diversité génétique dans une population, et
  • changements dans la distribution des variants génétiques sous pression sélective.

Pour un virus comme le SRAS-CoV-2, chaque infection entraîne une grande quantité de réplication, dont certaines seront des variantes générées par une réplication imparfaite. Ainsi, plus un virus se propage rapidement, plus il a la possibilité de générer de la diversité génétique. Inversement, s'il n'y a pas beaucoup d'infections, alors il n'y aura pas beaucoup d'évolution car il n'y aura pas beaucoup de génération de diversité.

En ce qui concerne la sélection, plus nous menons d'actions contre le virus (par exemple, port du masque, distanciation sociale, vaccination), plus il subit une pression sélective, car ces actions différencient les souches plus ou moins efficaces pour les échapper . Cependant, si la pression monte trop haut, cela tombe en panne. Avec des contre-mesures très efficaces (par exemple, une distribution rapide des vaccins sans baisser la garde), alors il n'y aura pas beaucoup d'évolution car la plupart des variantes n'auront pas la possibilité d'infecter un nouvel hôte : chaque nouvelle génération d'infections sera davantage entraînée par des échecs de contre-mesures sans rapport avec l'efficacité virale, et donc il y aura en fait peu de sélection efficace.

La plus grande opportunité de changement évolutif réside donc dans des contre-mesures mal coordonnées. Cela produit un taux de propagation intermédiaire, avec à la fois une réplication virale importante et de nombreuses opportunités de pression sélective sur les infections. C'est vraiment le même problème que l'arrêt prématuré d'un traitement antibiotique, uniquement à l'échelle de la société plutôt qu'à l'échelle individuelle.

Conclusion : les contre-mesures sont toujours une bonne idée, même lorsque l'évolution potentielle des variantes est incluse. Les gens et les gouvernements qui ne prennent pas le problème au sérieux, cependant, sont des menaces pour nous tous.


Les virus à ARN, comme le SRAS-CoV-2, la grippe, le VIH, etc. ont tous des taux de mutation élevés causés par une protéine de réplication d'ARN sujette aux erreurs (connue sous le nom d'ARN polymérase dépendante de l'ARN ou RdRP) qu'ils utilisent pour reproduire leur composant génétique d'ARN. Les taux d'erreur sont suffisamment élevés dans ces virus pour que vous puissiez dire que le virus n'existe pas en tant qu'espèce unique, mais en tant que quasi-espèce, que vous pouvez visualiser comme un nuage de virions individuels, chacun avec des variantes génétiques du génome « ​​original », dont certains seront plus « aptes » que d'autres en termes d'évolution. Ces plus en forme sont les variantes dont vous voyez parler dans les nouvelles. Notez que le taux d'erreur du RdRP est en termes de changements de base pour 1000 bases pour 1 cycle de réplication, et le nombre est généralement d'environ 3-4.

L'aptitude d'un virus n'est pas nécessairement liée à une seule variante, souvent un certain nombre de mutations apparemment sans rapport dans plusieurs protéines sont nécessaires pour le rendre plus apte à l'une des caractéristiques suivantes :

  • Éviter la réponse immunitaire
  • transmission
  • Invasion de l'hôte/infectiosité
  • titre viral (combien de particules virales sont produites)
  • taux de réplication
  • gamme d'hôtes (quelles espèces il peut infecter)
  • Tissus qu'il peut infecter

Souvent, être meilleur dans l'une de ces caractéristiques signifie qu'il réussit mal dans d'autres. Un bon exemple de ceci est la grippe H5N1 qui a fait rage à travers le monde il y a quelques années - c'était génial pour tuer des gens et encore mieux pour tuer des oiseaux (c'est un virus aviaire), mais la vraie chose est qu'elle était terrible pour infecter réellement les gens, il ne pouvait tout simplement pas maintenir la transmission chez les humains.

Le SRAS-CoV-2 a atteint un point idéal, il peut très bien se transmettre, il est très infectieux, a une gamme d'hôtes assez large et a un long délai (~ 2 semaines) avant que les gens sachent qu'ils sont infectés , et certains ne présentent jamais de symptômes. D'un autre côté, chez certaines personnes, il n'est pas du tout efficace pour échapper au système immunitaire, il semble en fait le potentialiser, provoquant ce qu'on appelle une tempête de cytokines, où le système immunitaire entre en hyperpropulsion et provoque une inflammation grave, etc. . C'est ce qui tue réellement les gens - le gonflement de leurs voies respiratoires en réponse à l'infection limite le transport de l'oxygène et les étouffe lentement.

Maintenant, vous avez parlé d'anticorps : les anticorps ne sont pas la solution ultime comme on le considère souvent. Une réponse anticorps à une infection ne signifie pas nécessairement que vous ne pouvez plus contracter une infection, cela signifie simplement que l'infection est minimisée dans une certaine mesure. L'étendue de la protection dépend fortement de l'individu (c'est-à-dire que votre réponse sera différente de la mienne) et de l'infection. Si vous aviez dit la variole et que vous aviez survécu, vous (et moi aussi si vous êtes infecté) auriez probablement une immunité à vie contre la variole. Cependant, si vous êtes infecté par le virus Orf (un autre virus de la variole), vous ne serez peut-être protégé que pendant 6 mois.

Vous, vous-même (en supposant que vous ayez > 10 ans) et tout le monde autour de vous êtes susceptibles d'avoir des anticorps contre au moins 1 des virus de la grippe, mais cela ne vous empêchera pas d'en retomber malade, cela pourrait cependant limiter votre infection pour que vous ne vous sentiez pas si mal aussi longtemps (et que vous puissiez ensuite le diffuser plus efficacement…). Donc vous avez des anticorps, mais ils n'éliminent pas la grippe, donc nous avons un vaccin contre la grippe. Maintenant, le vaccin n'offre pas non plus une protection complète, mais ce n'est pas la question. La raison pour laquelle vous devez vous faire vacciner contre la grippe chaque année est que les virus ont muté au cours de cette année, de sorte qu'ils ne sont plus les mêmes que les virus de la grippe de l'année précédente, de sorte que votre corps ne protège pas complètement contre les nouveaux virus.

Dans le cas des vaccins SARS-CoV-2 actuellement distribués dans le monde entier. Si vous avez suivi les données, même de manière assez superficielle, vous aurez vu quelque chose comme"le vaccin Pfizer a un taux de protection de 95%"cela signifie qu'il protège contre 95% des maladies du SRAS-CoV-2 (c'est-à-dire une infection symptomatique et une infection réelle chez 95% des personnes). Cependant, vous avez peut-être également entendu dire que des personnes craignaient qu'il y ait moins de protection contre la variante "sud-africaine". Ceci est un exemple d'évolution provoquant un mutant d'évasion. Une pression évolutive a été appliquée au virus, et il a produit un moyen de contourner cette pression, dans une certaine mesure. Ce sera un processus continu en termes de SARS-CoV-2 ; nous aurons régulièrement besoin de nouveaux vaccins pour faire face aux nouvelles variantes au fur et à mesure qu'elles apparaissent.

TLDR : le virus évoluera de toute façon, l'évolution se produit en aussi peu qu'un seul cycle de réplication du virus.


Le réchauffement climatique pourrait provoquer l'évolution des virus, les rendant plus difficiles à tuer

Les entérovirus et autres virus pathogènes qui pénètrent dans les eaux de surface peuvent être inactivés par la chaleur, le soleil et d'autres microbes, réduisant ainsi leur capacité à propager des maladies. Mais les chercheurs rapportent dans ACS Science de l'environnement et technologie que le réchauffement climatique pourrait provoquer l'évolution des virus, les rendant moins sensibles à ces désinfectants et à d'autres, tels que le chlore.

Les entérovirus peuvent provoquer des infections aussi bénignes qu'un rhume ou aussi dangereuses que la polio. Présents dans les matières fécales, ils sont rejetés dans l'environnement à partir des eaux usées et d'autres sources. Leur survie ultérieure dépend de leur capacité à résister aux conditions environnementales qu'ils rencontrent. Étant donné que la mondialisation et le changement climatique devraient modifier ces conditions, Anna Carratalà, Tamar Kohn et leurs collègues ont voulu savoir comment les virus pourraient s'adapter à de tels changements et comment cela affecterait leur résistance à la désinfection.

L'équipe a créé quatre populations différentes d'un entérovirus humain en incubant des échantillons dans l'eau du lac dans des flacons à 50 F ou 86 F, avec ou sans lumière solaire simulée. Les chercheurs ont ensuite exposé les virus à la chaleur, à la lumière du soleil simulée ou au « broutage » microbien et ont découvert que les virus adaptés à l'eau chaude étaient plus résistants à l'inactivation thermique que ceux adaptés à l'eau froide. Peu ou pas de différence a été observée entre les quatre souches en termes de leur inactivation lorsqu'elles sont exposées à la lumière du soleil plus simulée ou à d'autres microbes. Lorsqu'ils sont transplantés dans de l'eau froide, les virus adaptés à l'eau chaude sont également restés actifs plus longtemps que les souches d'eau froide. De plus, ils ont mieux résisté à l'exposition au chlore. En résumé, l'adaptation aux conditions chaudes a diminué la susceptibilité virale à l'inactivation, de sorte que les virus sous les tropiques ou dans les régions touchées par le réchauffement climatique pourraient devenir plus difficiles à éliminer par chloration ou chauffage, selon les chercheurs. Ils disent également que cette plus grande rusticité pourrait augmenter la durée pendant laquelle les virus adaptés à la chaleur seraient suffisamment infectieux pour rendre malade une personne qui entre en contact avec de l'eau contaminée.

Référence : “Adaptation of Human Enterovirus to Warm Environments Leads to Resistance against Chlorine Disinfection” par Anna Carratalà, Virginie Bachmann, Timothy R. Julian et Tamar Kohn, 2 septembre 2020, Science de l'environnement et technologie.
DOI : 10.1021/acs.est.0c03199

Les auteurs reconnaissent le financement du Fonds national suisse de la recherche scientifique.


Loi du déclin de la virulence

C'est le bactériologiste et pathologiste comparatif Theobald Smith (1859-1934) qui a commencé le récit de la « loi du déclin de la virulence » à la fin du XIXe siècle.

En étudiant les maladies du bétail transmises par les tiques au cours des années 1880, Smith s'est rendu compte que la gravité de la maladie était déterminée par le degré d'infection antérieure. Les bovins qui avaient été exposés à plusieurs reprises à l'agent pathogène souffraient d'une maladie beaucoup plus modérée que les bovins qui le rencontraient pour la première fois. Smith a estimé que cela était dû au fait que l'hôte et l'agent pathogène ont conspiré au fil du temps vers une relation mutuellement bénigne.

L'histoire prend alors une tournure nettement antipode. En 1859, l'année où Charles Darwin a publié sa Grande Idée, des lapins européens ont été introduits en Australie pour le sport, avec des conséquences dévastatrices pour la flore et la faune indigènes. Après avoir refusé l'offre de messe de Louis Pasteur délapinage en utilisant le choléra aviaire comme agent de lutte biologique, le ministère de l'Agriculture s'est tourné vers le virus du myxome qui cause la maladie mortelle, mais hautement spécifique à l'espèce, la myxomatose chez les lapins.

Dans les années 1950, le virus du myxome se propageait rapidement parmi la population de lapins. Reconnaissant les opportunités offertes par cette expérience unique, le virologue Frank Fenner a documenté comment la virulence de la maladie a diminué en quelques années, passant de 99,5 % de mortalité à environ 90 %. Cela a été considéré comme une preuve empirique solide à l'appui de la loi de Smith sur le déclin de la virulence - et l'est encore parfois.

Essai de contrôle de la myxomatose, Australie, 1952. Archives de l'État du Queensland/Wikimedia Commons


Réponse

Cette semaine, nous examinons le vieil adage - la taille est-elle importante ?

Paul - Bonjour. Je m'appelle Paul Thorpe, de Wigan dans le nord-ouest de l'Angleterre, et ma question est : les petits organismes évoluent-ils plus vite que les grands ?

Hannah - Alors, une mouche évolue-t-elle plus vite qu'un crapaud, une baleine plus lentement qu'une balane, ou la peste plus vite que l'homme ? Passons à Robert Foley, professeur d'évolution humaine à l'Université de Cambridge.

Robert - La réponse courte est oui. Ce n'est pas tant que la petitesse vous fait évoluer plus vite, mais c'est ce qui est corrélé à la petite taille qui compte. Dans l'ensemble, les petits animaux se reproduisent plus rapidement que les gros animaux. Ils grandissent, atteignent la maturité, ont leurs bébés et meurent sur une période de temps beaucoup plus courte. Ainsi, le nombre de générations d'un petit animal va être beaucoup, beaucoup plus grand. Cela signifie qu'il y aura plus de mutations et plus d'exposition à la sélection à chaque génération, de sorte que le potentiel de changement évolutif est d'autant plus grand.

Hannah - Donc, la taille est importante dans l'évolution - plus c'est petit, mieux c'est. Auquel cas, pour ne pas sonner tout à fait pessimiste, mais comment avons-nous, les êtres humains à longue durée de vie et relativement gargantuesques, réussi à survivre contre les insectes envahisseurs mortels qui existent ? La fin du monde est-elle proche ? John Trowsdale, professeur d'immunologie à l'université de Cambridge, nous rassure.

John - Tout d'abord, il faut se rappeler qu'il n'est en effet pas avantageux pour un microbe de tuer son hôte. S'il faisait cela, il perdrait alors son gagne-pain. Ainsi, la plupart des insectes sont adaptés pour vivre en harmonie avec nous. En fait, il a été calculé que nous transportons chacun dans nos intestins et sur notre peau, peut-être 10 fois plus de bactéries que nous n'avons de cellules dans notre corps. Deuxièmement, nous avons de très nombreuses lignes de défense et tout agent pathogène doit les surmonter toutes pour obtenir un avantage. Il a été calculé que bien plus de 15 % des gènes de notre génome sont impliqués dans le système immunitaire. Troisièmement, si une infection s'installe, il y a une sélection rapide au sein de l'individu par le système immunitaire adaptatif par un processus de réarrangement et de mutation. Nous fabriquons chacun plusieurs billions d'anticorps différents et le meilleur est sélectionné à quel moment pour répondre à une infection spécifique. Enfin, il existe une grande variation dans le système immunitaire des différents individus. C'est à notre avantage car si un virus mute pour venir à bout des défenses d'un individu, d'autres personnes seront résistantes. Ainsi, la propagation de l'infection est limitée.

Hannah - Merci, Paul, Robert et John. Les organismes plus petits évoluent plus rapidement, mais nos grands corps ont des systèmes immunitaires intelligents qui ont évolué pour nous aider à garder une longueur d'avance sur nous, les humains, et les insectes à distance. Ensuite, nous nous mettons un peu dans le pétrin en essayant de répondre à cela.

Jean - Bonjour. Je m'appelle John et j'habite à Melbourne, en Australie. Ma question est : les électrons sont-ils en orbite autour des atomes ? Je me suis toujours demandé comment les électrons semblent tourner perpétuellement autour d'un noyau ? Quelles forces sont impliquées et comment se fait-il que la friction ne joue pas un rôle dans l'arrêt de leur mouvement ? Merci les gars.

Hannah - Donc, vous vous souvenez peut-être de l'école que les électrons sifflent autour du centre de vos atomes. Qu'est-ce qui les fait vibrer ? Ne se fatiguent-ils jamais ? Qu'est-ce que tu penses?


Plausible mais pas inévitable

Bien entendu, ces contre-exemples ne présentent pas en eux-mêmes la preuve que la virulence du SARS-CoV-2 ne diminuera pas. Le déclin de la virulence est certainement plausible comme l'un des nombreux résultats potentiels du modèle de compromis.

Inversement, les mutations pourraient simultanément augmenter à la fois la virulence et transmissibilité en augmentant le taux de réplication virale. Bien que nous devions attendre plus de preuves pour être certains – et les mécanismes précis peuvent être difficiles à cerner – les preuves émergentes autour de la variante B117 pointent actuellement davantage vers une mortalité accrue.

Ed Feil, professeur d'évolution microbienne au Milner Center for Evolution, Université de Bath et Christian Yates, maître de conférences en biologie mathématique, Université de Bath

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.


Le coronavirus évoluera-t-il pour être moins meurtrier ?

Aucune pandémie mortelle ne dure éternellement. La grippe de 1918, par exemple, a sillonné le monde et a fait des dizaines de millions de morts, mais en 1920, le virus qui l'a provoquée était devenu beaucoup moins mortel, ne causant que la grippe saisonnière ordinaire. Certaines pandémies ont duré plus longtemps, comme la peste noire, qui a balayé l'Asie centrale en 1346, s'est propagée à travers l'Europe et a peut-être finalement tué jusqu'à un tiers des habitants de l'Europe, du Moyen-Orient et de certaines parties de l'Asie. Cette pandémie a également pris fin, environ sept ans après son début, probablement parce que tant de personnes avaient péri ou avaient développé une immunité.

Pour autant que les scientifiques et les historiens puissent le dire, la bactérie qui a causé la peste noire n'a jamais perdu sa virulence ni son actualité. Mais l'agent pathogène responsable de la pandémie de grippe de 1918, qui erre toujours sur la planète comme une souche de grippe saisonnière, a évolué pour devenir moins mortel, et il est possible que l'agent pathogène de la pandémie H1N1 de 2009 ait fait de même. Le SARS-CoV-2, le virus qui cause le Covid-19, suivra-t-il une trajectoire similaire ? Certains scientifiques disent que le virus a déjà évolué d'une manière qui le rend plus facile à transmettre. Mais en ce qui concerne une possible baisse de la virulence, presque tout le monde dit qu'il est trop tôt pour le dire. Regarder vers le passé, cependant, peut offrir quelques indices.

L'idée que les agents pathogènes circulants deviennent progressivement moins mortels au fil du temps est très ancienne. Il semble avoir son origine dans les écrits d'un médecin du XIXe siècle, Theobald Smith, qui a le premier suggéré qu'il existe un « équilibre délicat » entre le parasite et l'hôte, et a fait valoir qu'avec le temps, la durée de vie d'un agent pathogène devrait diminuer puisqu'il n'est vraiment pas dans l'intérêt d'un germe de tuer son hôte. Cette notion est devenue la sagesse conventionnelle pendant de nombreuses années, mais dans les années 1980, les chercheurs ont commencé à contester l'idée.

En rapport

Au début des années 1980, les biologistes mathématiques Roy Anderson et Robert May ont proposé que les germes se transmettent mieux lorsque les hôtes éliminent une grande partie de l'agent pathogène, ce qui peut souvent signifier lorsqu'ils sont très malades. Si vous êtes vraiment malade, vous êtes – selon l'argument – ​​en train de répandre beaucoup de virus, ce qui permet au prochain hôte de le récupérer plus facilement. Ainsi, la virulence et la transmissibilité vont de pair, jusqu'à ce que le germe devienne si mortel qu'il finit par tuer son hôte trop tôt et ne peut donc pas se propager du tout. C'est ce qu'on appelle le compromis transmission-virulence. L'exemple le plus connu est celui du virus du myxome, un agent pathogène introduit en Australie en 1950 pour débarrasser le pays des lapins. Initialement, le virus a tué plus de 90 pour cent des lapins australiens qu'il a infectés. Mais au fil du temps, une trêve tendue s'est développée : les lapins ont développé une résistance, le germe du myxome a décliné en virulence, et les lapins et le germe sont restés en équilibre précaire pendant un certain temps.

Une deuxième théorie, développée par l'épidémiologiste évolutionniste Paul Ewald, qu'il appelle la "théorie de la virulence", suggère qu'en règle générale, plus le germe est mortel, moins il est susceptible de se propager. La raison : si les victimes sont rapidement immobilisées (pensez à Ebola, par exemple), alors elles ne peuvent pas facilement propager l'infection. Par cette pensée, si un germe a besoin d'un hôte mobile pour se propager, sa virulence diminuera nécessairement. Comme la sagesse conventionnelle plus ancienne, la théorie de la virulence reconnaît que de nombreux germes évolueront avec moins de virulence à mesure qu'ils circulent et s'adaptent à la population humaine. Mais la théorie d'Ewald propose également que les germes ont tous leurs propres stratégies de propagation, et certaines de ces stratégies permettent au germe de maintenir une virulence élevée. et transmissibilité.

La durabilité, dit Ewald, est l'une de ces stratégies. Le virus de la variole, qui cause la variole, est très résistant dans l'environnement extérieur et peut avoir un taux de mortalité élevé de 10 à 40 %. Ewald l'appelle, ainsi que d'autres germes durables, des agents pathogènes « assister et attendre ». Certaines infections mortelles sont transmises à partir d'hôtes très malades par des vecteurs : puces, poux, moustiques ou tiques. D'autres, comme le choléra, se propagent dans l'eau. D'autres encore, comme les infections à staphylocoques nosocomiales, sont propagées par des personnes qui s'occupent de malades ou de mourants. C'est ce qui s'est passé dans les hôpitaux pour femmes du 19ème siècle, lorsque les médecins ont propagé la fièvre puerpérale ou « enfant lit » d'une femme en post-partum à une autre.

Toutes ces stratégies, selon Ewald, peuvent empêcher le glissement inévitable d'un germe pour réduire sa virulence.

Alors, que suggèrent ces théories évolutives sur le SARS-CoV-2 et sa trajectoire probable ? Le nouveau coronavirus est-il susceptible de décliner en virulence au fur et à mesure qu'il passe d'une personne à l'autre à travers le monde ?

Le SRAS, une épidémie antérieure d'un grave coronavirus qui a perturbé le monde de 2002 à 2003, offre un contraste intéressant. Ce virus a semblé se propager tardivement au cours de l'infection par des personnes très malades, et il a finalement infecté environ 8 000 personnes, en tuant 774 avant d'être chassé de l'existence par un effort mondial acharné pour isoler les patients malades. Mais le SRAS-CoV-2, les chercheurs le savent, est transmissible au début de l'infection. Il n'y a pas de relation nécessaire entre la transmissibilité et la gravité. Même les cas asymptomatiques peuvent excréter des quantités importantes de virus, et il ne semble pas nécessairement y avoir un risque accru avec l'exposition à des personnes plus malades.

Il semble donc peu probable que le cours de l'évolution du SRAS-CoV-2 reflète strictement le modèle de compromis transmission-virulence d'Anderson et May. Pour prédire la trajectoire évolutive du SRAS-CoV-2, Ewald se penche plutôt sur la durabilité du virus. Il souligne que les particules infectieuses du SRAS-CoV-2 durent sur diverses surfaces entre des heures et des jours, ce qui les rend à peu près aussi durables que le virus de la grippe. Il fait donc valoir que le SRAS-CoV-2 est susceptible d'évoluer vers des niveaux de virulence similaires à ceux de la grippe saisonnière, avec un taux de mortalité typique de 0,1%.

L'idée que les agents pathogènes circulants deviennent progressivement moins mortels au fil du temps est très ancienne.

Mais il n'y a toujours aucun moyen d'être certain que c'est le cours que prendra le SARS-CoV-2. Et même le taux de mortalité actuel est incertain car les différences dans les tests de dépistage du coronavirus d'un pays à l'autre rendent impossible une comptabilisation complète des infections mondiales.

Pourtant, les scientifiques ont peut-être déjà observé un changement évolutif du virus, bien qu'apparemment dans le sens d'une transmissibilité accrue, et non d'une virulence plus faible. Une équipe dirigée par Bette Korber, biologiste computationnelle au Laboratoire national de Los Alamos, a publié un article dans la revue Cell en juillet montrant qu'une souche portant une mutation identifiée comme D614G semblait remplacer la souche initiale qui a d'abord émergé de Wuhan, en Chine. . Korber et son équipe ont suggéré que, sur la base de leurs recherches - menées sur des cellules en culture - la nouvelle souche semblait plus infectieuse que l'originale. Alors que l'article note dans ses limites que "l'infectiosité et la transmissibilité ne sont pas toujours synonymes", Korber dit que les résultats sont cohérents avec une transmissibilité plus élevée.

Comme pour une version précédente de l'étude partagée avant l'examen par les pairs en avril, cette conclusion a rapidement été soumise à un déluge de critiques : le remplacement que Korber avait pris pour preuve que le changement avait été sélectionné, d'autres attribués à un accident ou à d'autres processus évolutifs. Faisant écho à une limitation notée dans l'article de Cell, les critiques ont en outre souligné que les études sur la culture cellulaire ne sont pas en mesure de reproduire les complexités de la vie réelle, les résultats doivent donc être interprétés avec prudence. Peu de temps après la publication de l'article de Cell, l'épidémiologiste et virologue de Yale Nathan Grubaugh a déclaré à National Geographic : "Il existe un énorme écart entre l'infectiosité dans un laboratoire et la transmission humaine."

Ni Grubaugh ni sa collègue Angela Rasmussen, virologue à l'Université Columbia qui a également exprimé son scepticisme quant à l'impact de la mutation sur la transmissibilité, n'ont répondu aux demandes de commentaires.

Mais le temps a montré - et les scientifiques dont Grubaugh sont d'accord - que cette nouvelle souche est désormais la principale. Comme le dit Korber : « La souche D614G est maintenant la pandémie. Vous ne pouvez même plus échantillonner le virus [original] de Wuhan. Début mars, le virus était un virus différent de ce qu'il est aujourd'hui. » Ce remplacement presque complet de la souche d'origine indique que la sélection - probablement une sélection vers une plus grande transmissibilité - était responsable du changement, explique Korber.

Selon l'analyse d'Ewald, une transmissibilité élevée est souvent associée à une virulence plus faible. Il s'attend à voir des preuves que le SRAS-CoV-2 évolue dans cette direction. Pourtant, à l'heure actuelle, il est difficile de distinguer ce type d'évolution virale des améliorations des tests, des traitements et de la distanciation sociale. Les tests SARS-CoV-2, par exemple, sont plus accessibles qu'ils ne l'étaient plus tôt dans la pandémie. Cela signifie que les patients sont hospitalisés et traités plus tôt, offrant une meilleure chance de survie, a écrit Cameron Wolfe, médecin spécialiste des maladies infectieuses et chercheur à l'Université Duke qui traite de nombreux patients de Covid-19, dans un e-mail. De plus, a-t-il écrit, des traitements expérimentaux pourraient aider les patients hospitalisés, tandis que certaines des personnes les plus vulnérables – celles des maisons de soins infirmiers – sont désormais mieux protégées contre l'exposition.

"Tout le monde parle d'évolution virale" conduisant potentiellement à une diminution de la mortalité, a écrit Wolfe. "Mais je n'ai pas encore vu de données concluantes pour étayer cette hypothèse."

Comme la peste, Covid-19 est une infection furtive, et cela pourrait finalement ralentir l'évolution vers une virulence plus faible. Yersinia pestis, le germe qui cause la peste, freine la réponse immunitaire précoce, de sorte que les personnes infectées peuvent voyager et propager l'infection pendant des jours avant qu'elles ne se sentent malades. De même, les personnes infectées par le SRAS-CoV-2 semblent capables d'infecter les autres avant de ressentir le moindre symptôme. Ce mode sournois de propagation virale peut rendre l'évolution d'une virulence plus faible moins probable, car les personnes infectées mais asymptomatiques sont les systèmes de livraison virale mobiles parfaits.

Pourtant, même sans processus évolutif poussant le SRAS-CoV-2 vers une virulence plus faible, le virus pourrait avec le temps affecter les gens différemment, a déclaré le virologue de l'Université Columbia, Vincent Racaniello. « Le SRAS-CoV-2 pourrait devenir moins mortel, non pas parce que le virus change, mais parce que très peu de personnes n'auront aucune immunité », a-t-il déclaré. En d'autres termes, si vous avez été exposé au virus dans votre enfance (quand il ne semble pas rendre les gens particulièrement malades) et encore et encore à l'âge adulte, vous n'aurez qu'une infection bénigne. Racaniello souligne que les quatre coronavirus du rhume en circulation « sont tous entrés chez l'homme à partir d'hôtes animaux, et ils peuvent avoir été initialement assez virulents ». Maintenant, dit-il, ils infectent 90 pour cent des enfants à un jeune âge. À un âge plus avancé, tout ce que vous obtenez est le rhume.

Par rapport aux virus de la grippe, les coronavirus sont plus stables et moins susceptibles d'évoluer en réponse à une immunité préexistante. En conséquence, de nombreux experts soutiennent que des vaccins sûrs et efficaces restent la meilleure chance d'échapper au labyrinthe de l'infection à Covid-19. Des rappels réguliers peuvent être nécessaires au fur et à mesure du cycle du virus, non pas parce que le virus évolue rapidement, mais parce que l'immunité humaine peut s'affaiblir.

Un tel résultat marquerait la fin de cette pandémie actuelle. Pourtant, même alors, selon les experts, une version du virus continuera à circuler, peut-être sous forme de virus du rhume ou d'épidémie mortelle occasionnelle parmi les non vaccinés, pendant de nombreuses années, voire pour toujours.

Wendy Orent est une anthropologue et rédactrice scientifique basée à Atlanta, spécialisée dans la santé et la maladie. Elle est l'auteur de "Plague: The Mysterious Past and Terrifying Future of the World's Most Dangerous Disease" et "Ticked: The Battle Over Lyme Disease in the South".


Le coronavirus évoluera-t-il pour être moins meurtrier ?

Aucune pandémie mortelle ne dure éternellement. La grippe de 1918, par exemple, a sillonné le monde et a fait des dizaines de millions de morts, mais en 1920, le virus qui l'a provoquée était devenu nettement moins mortel, ne causant que la grippe saisonnière ordinaire. Certaines pandémies ont duré plus longtemps, comme la peste noire, qui a balayé l'Asie centrale en 1346, s'est propagée à travers l'Europe et a peut-être finalement tué jusqu'à un tiers des habitants de l'Europe, du Moyen-Orient et de certaines parties de l'Asie. Cette pandémie a également pris fin, environ sept ans après son début, probablement parce que tant de personnes avaient péri ou avaient développé une immunité.

Pour autant que les scientifiques et les historiens puissent le dire, la bactérie qui a causé la peste noire n'a jamais perdu sa virulence ni son actualité. Mais l'agent pathogène responsable de la pandémie de grippe de 1918, qui erre toujours sur la planète comme une souche de grippe saisonnière, a évolué pour devenir moins mortel, et il est possible que l'agent pathogène de la pandémie H1N1 de 2009 ait fait de même. Le SARS-CoV-2, le virus qui cause le Covid-19, suivra-t-il une trajectoire similaire ? Certains scientifiques disent que le virus a déjà évolué d'une manière qui le rend plus facile à transmettre. Mais en ce qui concerne un possible déclin de la virulence, presque tout le monde dit qu'il est trop tôt pour le dire. Regarder vers le passé, cependant, peut offrir quelques indices.

L'idée que les agents pathogènes circulants deviennent progressivement moins mortels au fil du temps est très ancienne. Il semble avoir son origine dans les écrits d'un médecin du XIXe siècle, Theobald Smith, qui a le premier suggéré qu'il existe un « équilibre délicat » entre le parasite et l'hôte, et a fait valoir qu'avec le temps, l'échéance d'un agent pathogène devrait diminuer. car il n'est vraiment pas dans l'intérêt d'un germe de tuer son hôte. Cette notion est devenue la sagesse conventionnelle pendant de nombreuses années, mais dans les années 1980, les chercheurs ont commencé à contester l'idée.

Au début des années 1980, les biologistes mathématiques Roy Anderson et Robert May ont proposé que les germes se transmettent mieux lorsque les hôtes éliminent une grande partie de l'agent pathogène, ce qui peut souvent signifier lorsqu'ils sont très malades. Si vous êtes vraiment malade, vous êtes en train de répandre beaucoup de virus, ce qui permet au prochain hôte de le récupérer plus facilement. Ainsi, la virulence et la transmissibilité vont de pair, jusqu'à ce que le germe devienne si mortel qu'il finit par tuer son hôte trop tôt et ne peut donc pas se propager du tout. C'est ce qu'on appelle le compromis transmission-virulence. L'exemple le plus connu est celui du virus du myxome, un agent pathogène introduit en Australie en 1950 pour débarrasser le pays des lapins. Initialement, le virus a tué plus de 90 pour cent des lapins australiens qu'il a infectés. Mais au fil du temps, une trêve tendue s'est développée : les lapins ont développé une résistance, le germe du myxome a décliné en virulence, et les lapins et le germe sont restés en équilibre précaire pendant un certain temps.

Une deuxième théorie, développée par l'épidémiologiste évolutionniste Paul Ewald, qu'il appelle la "théorie de la virulence", suggère qu'en règle générale, plus le germe est mortel, moins il est susceptible de se propager. La raison : si les victimes sont rapidement immobilisés (pensez à Ebola, par exemple), alors ils ne peuvent pas facilement propager l'infection. Par cette pensée, si un germe nécessite un hôte mobile pour se propager, sa virulence diminuera nécessairement. theory of virulence recognizes that many germs will evolve less virulence as they circulate and adapt to the human population. But Ewald’s theory also proposes that germs all have their own strategies to spread, and some of those strategies allow the germ to maintain high virulence et transmissibility.

Durability, Ewald says, is one such strategy. Variola virus, which causes smallpox, is very durable in the external environment, and it can have a high death rate of 10 to 40 percent. Ewald calls it and other durable germs “sit-and-wait” pathogens. Some deadly infections are spread from very sick hosts by vectors: fleas, lice, mosquitos, or ticks. Others, such as cholera, are spread in water. Still others, such as hospital-acquired staph infections, are spread by people taking care of the sick or dying. This is what happened in the women’s hospitals of the 19th century, when doctors spread puerperal or “childbed” fever from one postpartum woman to another.

All of these strategies, according to Ewald, may prevent a germ’s otherwise inevitable slide to lower virulence.

So what do these evolutionary theories suggest about SARS-CoV-2 and its likely trajectory? Is the novel coronavirus likely to decline in virulence as it cycles from person to person across the world?

SARS, an earlier outbreak of a serious coronavirus that disrupted the world from 2002 to 2003, offers an interesting contrast. That virus seemed to spread late in the course of infection from people who were very sick, and it eventually infected around 8,000 people, killing 774 before being driven out of existence by a hard-fought global effort to isolate sick patients. But SARS-CoV-2, researchers know, is transmissible early in the infection. There is no necessary relationship between transmissibility and severity. Even asymptomatic cases may shed significant amounts of virus, and there doesn’t necessarily seem to be an increased risk with exposure to sicker people.

It seems unlikely, therefore, that the course of SARS-CoV-2 evolution will strictly reflect Anderson and May’s transmission-virulence trade-off model. To predict SARS-CoV-2’s evolutionary trajectory, Ewald looks to the durability of the virus instead. He points out that SARS-CoV-2 infectious particles last on various surfaces between hours and days, making it approximately as durable as influenza virus. He argues, therefore, that SARS-CoV-2 is likely to evolve virulence to levels much like that of seasonal influenza, with a typical death rate of 0.1 percent.

But there’s still no way to be certain that’s the course SARS-CoV-2 will take. And even the current death rate is uncertain because differences in testing for the coronavirus from country to country make a complete accounting of global infections impossible.

Still, scientists might have already observed evolutionary change in the virus, though apparently in the direction of increased transmissibility, not of lower virulence. A team led by Bette Korber, a computational biologist at Los Alamos National Laboratory, published a paper in the journal Cell in July showing that a strain carrying a mutation identified as D614G appeared to be replacing the initial strain that first emerged out of Wuhan, China. Korber and her team suggested that, on the basis of their research — conducted in cells in culture — the new strain seemed to be more infectious than the original. While the paper notes in its limitations that “infectiousness and transmissibility are not always synonymous,” Korber says the findings are consistent with higher transmissibility.

As with an earlier version of the study shared prior to peer review in April, this conclusion was soon subjected to a barrage of criticism: The replacement that Korber had taken for evidence that the change had been selected for, others ascribed to accident or to other evolutionary processes. Echoing a limitation noted in the Cell paper, critics further emphasized that cell culture studies aren’t able to replicate the complexities of real life, so results should be interpreted with caution. Shortly after the Cell paper was published, Yale epidemiologist and virologist Nathan Grubaugh told National Geographic, “There is a huge gap between infectiousness in a lab and human transmission.”

Neither Grubaugh nor his colleague Angela Rasmussen, a virologist at Columbia University who has also expressed skepticism regarding the mutation’s impact on transmissibility, responded to requests for comment.

But time has shown — and scientists including Grubaugh agree — that this new strain is now the primary one. As Korber puts it: “The D614G strain is now the pandemic. You can hardly even sample the [original] Wuhan virus anymore. In early March, the virus was a different virus than it is today.” This near-complete replacement of the original strain indicates that selection — likely selection toward greater transmissibility — was responsible for the shift, says Korber.

According to Ewald’s analysis, high transmissibility is often associated with lower virulence. He expects to see evidence that SARS-CoV-2 is evolving in that direction. Still, right now, it’s hard to tease apart this kind of viral evolution from improvements in testing, treatment, and social distancing. SARS-CoV-2 testing, for instance, is more accessible than it was earlier in the pandemic. This means patients are hospitalized and treated sooner, offering a better chance at survival, wrote Cameron Wolfe, an infectious disease physician and researcher at Duke University who treats many Covid-19 patients, in an email. Further, he wrote, experimental treatments might be helping hospitalized patients, while some of the most vulnerable people — those in nursing homes — are now better protected from exposure.

“Everyone talks about viral evolution” potentially leading to decreased mortality, wrote Wolfe. “But I haven’t seen any conclusive data to support that hypothesis yet.”

Like plague, Covid-19 is a stealth infection, and that might ultimately slow evolution toward lower virulence. Yersinia pestis, the germ that causes plague, tamps down the early immune response, so that infected people can travel and spread infection for days before they feel sick. Similarly, people infected with SARS-CoV-2 seem capable of infecting others before experiencing any symptoms. This sly mode of viral spread may make the evolution of lower virulence less likely, as infected but asymptomatic people are the perfect mobile viral delivery systems.

Yet even without an evolutionary process pushing SARS-CoV-2 towards lower virulence, over time, the virus might affect people differently, said Columbia University virologist Vincent Racaniello. “SARS-CoV-2 may become less deadly, not because the virus changes, but because very few people will have no immunity,” he said. In other words, if you’re exposed to the virus as a child (when it doesn’t seem to make people particularly sick) and then again and again in adulthood, you’ll only get a mild infection. Racaniello points out that the four circulating common cold coronaviruses “all came into humans from animal hosts, and they may have been initially quite virulent.” Now, he says, they infect 90 percent of children at young ages. At later ages, all you get is the common cold.

Compared to influenza viruses, coronaviruses are more stable and less likely to evolve in response to pre-existing immunity. As a result, many experts argue, safe and effective vaccines remain the best chance for escaping the maze of Covid-19 infection. Regular boosters may be necessary as the virus cycles, not because the virus is rapidly evolving, but because human immunity may wane.

Such an outcome would mark the end of this current pandemic. Yet even then, experts believe, some version of the virus will continue to circulate, perhaps as a common cold virus or an occasional deadly outbreak among the unvaccinated, for many years, if not forever.

Wendy Orent is an Atlanta-based anthropologist and science writer specializing in health and disease. She is the author of “Plague: The Mysterious Past and Terrifying Future of the World’s Most Dangerous Disease” and “Ticked: The Battle Over Lyme Disease in the South.”

This article was originally published on Undark. Lire l'article original.


Four Types of Bacterial Viruses Are Widely Used in Biochemical and Genetic Research

Bacterial viruses have played a crucial role in the development of molecular cell biology. Thousands of different bacteriophages have been isolated many of these are particularly well suited for studies of specific biochemical or genetic events. Here, we briefly describe four types of bacteriophages, all of which infect E. coli, that have been especially useful in molecular biology research.

DNA Phages of the T Series

The T phages of E. coli are large lytic phages that contain a single molecule of double-stranded DNA. This molecule is about 2 ×� 5 base pairs long in T2, T4, and T6 viruses and about 4 ×� 4 base pairs long in T1, T3, T5, and T7 viruses. T-phage virions consist of a helical protein “tail” attached to an icosahedral “head” filled with the viral DNA. After the tip of a T-phage tail adsorbs to receptors on the surface of an E. coli cell, the DNA in the head enters the cell through the tail (see Figure 6-16). The phage DNA then directs a program of events that produces approximately 100 new phage particles in about 20 minutes, at which time the infected cell lyses and releases the new phages. The initial discovery of the role of messenger RNA in protein synthesis was based on studies of E. coli cells infected with bacteriophage T2. By 20 minutes after infection, infected cells synthesize T2 proteins only. The finding that the RNA synthesized at this time had the same base composition as T2 DNA (not E. coli DNA) implied that mRNA copies of T2 DNA were synthesized and used to direct cellular ribosomes to synthesize T2 proteins.

Temperate Phages

Bacteriophage λ, which infects E. coli, typifies the temperate phages. This phage has one of the most studied genomes and is used extensively in DNA cloning (Chapter 7). On entering an E. coli cell, the double-stranded λ DNA assumes a circular form, which can enter either the lytic cycle (as T phages do) or the lysogenic cycle (see Figure 6-19). In the latter case, proteins expressed from the viral DNA bind a specific sequence on the circular viral DNA to a similar specific sequence on the circular bacterial DNA. The viral proteins then break both circular molecules of DNA and rejoin the broken ends, so that the viral DNA becomes inserted into the host DNA. The carefully controlled action of viral genes maintains λ DNA as part of the host chromosome by repressing the lytic functions of the phage. Under appropriate stimulation, the λ prophage is activated and undergoes lytic replication.

Small DNA Phages

The genome of some bacteriophages encodes only 10 –� proteins, roughly 5 –� percent of the number encoded by T phages. These small DNA phages are typified by the Φ� and the filamentous M13 phages. These were the first organisms in which the entire DNA sequence of a genome was determined, permitting extensive understanding of the viral life cycle. The viruses in this group are so simple that they do not encode most of the proteins required for replication of their DNA but depend on cellular proteins for this purpose. For this reason, they have been particularly useful in identifying and analyzing the cellular proteins involved in DNA replication (Chapter 12).

RNA Phages

Some E. coli bacteriophages contain a genome composed of RNA instead of DNA. Because they are easy to grow in large amounts and because their RNA genomes also serve as their mRNA, these phages are a ready source of a pure species of mRNA. In one of the earliest demonstrations that cell-free protein synthesis can be mediated by mRNA, RNA from these phages was shown to direct the synthesis of viral coat protein when added to an extract of E. coli cells containing all the other components needed for protein synthesis. Also, the first long mRNA molecule to be sequenced was the genome of an RNA phage. These viruses, among the smallest known, encode only four proteins: an RNA polymerase for replication of the viral RNA, two capsid proteins, and an enzyme that dissolves the bacterial cell wall and allows release of the intracellular virus particles into the medium.


Replicating genetic codes

A successful virus is one that makes more of itself. But these tiny entities can’t do much on their own. Viruses are essentially coils of genetic material stuffed into a protein shell that’s sometimes blanketed in an outer envelope. In order to replicate, they must find a host. The virus binds to its target’s cells, injecting genetic material that hijacks the host’s cellular machinery to make a new generation of viral progeny.

But each time a new copy is made, there’s a chance that an error, or mutation, will occur. Mutations are like typos in the string of “letters” that make up a strand of DNA or RNA code.

The majority of mutations are harmful to a virus or cell, limiting the spread of an error through a population. For example, mutations can tweak the building blocks of proteins encoded in the DNA or RNA, which alters a protein’s final shape and prevents it from doing its intended job, Duffy explains.

“It doesn’t make the nice little curlicue alpha-helices it’s supposed to,” she says of a common structure found in proteins. “It doesn’t make the nice folded sheets it's supposed to.”

Many other mutations are neutral, having no effect on how efficiently a virus or cell reproduces. Such mutations sometimes spread at random, when a virus carrying the mutation spreads to a population that hasn’t been exposed to any variants of the virus yet. “It’s the only kid on the block,” Anthony says.

However, a select few mutations prove useful to a virus or cell. For example, some changes could make a virus better at jumping from one host to the next, helping it outcompete other variants in the area. This was what happened with the SARS-CoV-2 variant B.1.1.7 that was first identified in the United Kingdom but has now spread to dozens of countries around the world. Scientists estimate the variant is roughly 50 percent more transmissible than past forms of the virus, giving it an evolutionary edge.


On average, the coronavirus accumulates about two changes per month in its genome. Sequencing SARS-CoV-2 genomes helps researchers follow how the virus spreads. Most of the changes don’t affect how the virus behaves, but a few may change the disease’s transmissibility or severity.

One of the earliest candidates was the wholesale deletion of 382 base pairs in a gene called ORF8, whose function is unknown. First reported by Linfa Wang and others at the Duke-NUS Medical School in Singapore in a March preprint, the deletion has since been reported from Taiwan as well. A deletion in the same gene occurred early in the 2003 severe acute respiratory syndrome (SARS) outbreak, caused by a closely related coronavirus lab experiments later showed that variant replicates less efficiently than its parent, suggesting the mutation may have slowed the SARS epidemic. Cell culture experiments suggest the mutation does not have the same benign effect in SARS-CoV-2, Wang says, “but there are indications that it may cause milder disease in patients.”


Will social distancing measures cause coronavirus to evolve into a more deadly strain?

Viruses, like COVID-19, evolve rapidly. Each time the virus replicates, mutations can occur in its genome. Most of these mutations have no effect, or are even damaging to the virus. However, occasionally a mutation will arise that is advantageous for the virus. These mutations may allow the virus to grow faster, spread better or evade our immune system. The longer a virus continues to circulate, the greater the chance of these mutations occurring and the virus evolving into a new strain that behaves differently.

However, causing more severe disease isn’t necessarily advantageous to the virus. One of the reasons the COVID-19 virus is so difficult to contain is that it spreads very well before people become sick. If the virus spreads while causing more severe symptoms, people with COVID-19 would likely stay home instead of going out (reducing transmission) and would seek medical attention (enabling more effective testing and contact tracing). Sometimes mild viruses are the most difficult to eliminate.

Because the COVID-19 pandemic has been so difficult to contain, we have all had to take precautions, such as social distancing, washing hands and wearing masks. Each of these individual precautions limits the amount of virus that can spread from one person to another. These actions could put pressure on the virus to evolve, possibly resulting in mutated strains that are more transmissible and more difficult to control (though not necessarily deadlier). However, by combining all of these precautions, together with strong public health infrastructure (such as test and trace), we can still effectively stop the transmission of COVID-19, even if it evolves into a more virulent strain.


Voir la vidéo: BAM! Débat: Quelles justifications à la mise en place du CST (Janvier 2022).