Le séquençage génomique du SARS-CoV-2 accélère l'identification des variants viraux et l'analyse évolutive.

Les coronavirus sont des agents pathogènes importants chez les humains et les vertébrés. Ils peuvent infecter les systèmes respiratoire, gastro-intestinal, hépatique et nerveux central de nombreuses espèces sauvages, y compris les humains, les animaux, les oiseaux, les chauves-souris et les souris.

Le potentiel de transmission des CoVs des animaux aux humains a été démontré depuis l'épidémie de syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS) en 2002 et de syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS) en 2012. L'émergence intermittente et les épidémies de nouveaux coronavirus nous rappellent que les coronavirus demeurent une menace sérieuse pour la santé mondiale.

Avec les changements climatiques et écologiques et l'augmentation des interactions entre humains et animaux, des épidémies de nouveaux CoV semblent inévitables et des régimes de traitement efficaces ainsi que des vaccins doivent être développés dès que possible.

Les scientifiques travaillent continuellement à l'excavation des génomes de nouveaux coronavirus, essayant de comprendre l'origine du 2019-nCoV en explorant les génomes d'un nombre croissant de virus disponibles publiquement, ainsi que de comprendre comment il se réplique et comment il échappe aux défenses humaines et aux méthodes de contrôle.

Cartographie du génome et de la structure de l'ARN subgénomique du SARS-CoV-2

Le virus n'est qu'un morceau de mauvaises nouvelles enveloppé dans une protéine. Pour le nouveau coronavirus SARS-CoV-2, qui balaie le monde, cette mauvaise nouvelle prend la forme d'un très long ARN portant le génome. En tant que virus à ARN, le SARS-CoV-2 pénètre dans la cellule hôte pour répliquer l'ARN génomique et produit de nombreux ARN plus petits (appelés ARN sous-génomiques). Ces ARN sous-génomiques sont utilisés pour synthétiser les différentes protéines (spinosyn, protéines capsulaires, etc.) requis pour que le SARS-Cov-2 commence. Ainsi, les ARN plus petits sont de bonnes cibles pour perturber les attaques du néo-coronavirus sur notre système immunitaire.

Les chercheurs ont combiné deux technologies de séquençage complémentaires : le séquençage par nanoballes d'ADN et le séquençage direct de l'ARN par nanopore pour résoudre la structure du génome ARN à haute résolution du SARS-CoV-2 et obtenir tous les ARN du SARS-CoV-2 (transcrits) ainsi que tous les ARN modifiés (épitranscriptome). Le séquençage direct de l'ARN par nanopore permet une analyse directe des longs ARN viraux entiers sans fragmentation. Les méthodes traditionnelles de séquençage de l'ARN nécessitent généralement un processus en plusieurs étapes consistant à couper l'ARN et à le convertir en ADN avant de le lire. Pendant ce temps, le séquençage par nanosphères d'ADN ne peut lire que de courts fragments, mais a l'avantage d'analyser un grand nombre de séquences avec une grande précision. Ces deux techniques sont hautement complémentaires dans l'analyse de l'ARN viral. Cette carte aidera à comprendre comment le virus se réplique et comment il échappe au système de défense humain.

Analyse de la variation et de l'évolution du SARS-CoV-2 à l'aide de la génétique des populations

Les virus évoluent extrêmement rapidement, et à mesure que le nombre d'infections augmente de manière explosive, de nombreuses souches différentes de néo-coronaviruses peuvent se développer rapidement. Il est particulièrement important d'examiner l'histoire de la généalogie des virus, de typifier les différentes souches et de combiner les données épidémiologiques et cliniques pour révéler le schéma de mutation des coronaviruses en vue de la prévention et du contrôle des épidémies.

En utilisant l'analyse génétique des populations, l'histoire évolutive des populations de SARS-CoV-2 a été déduite d'un point de vue génomique en analysant la variation des néo-coronaviruses. Les principaux résultats de l'article consistent à caractériser la variation génomique des nouveaux coronaviruses et à inférer les relations évolutives des échantillons mondiaux.

L'analyse phylogénétique basée sur les haplotypes offre une approche puissante pour comprendre l'évolution du SARS-CoV-2 aux premiers stades de la transmission, lorsque les mutations inverses et les recombinaisons illégales sont rares.

Relation évolutive et distribution géographique de 58 haplotypes de SARS-CoV-2 (Yu W B) et al., 2020)

Un total de 120 sites de substitution et 119 codons, comprenant 79 substitutions non synonymes et 40 substitutions synonymes, ont été identifiés dans les huit régions codantes du génome du SARS-CoV-2. Quarante substitutions non synonymes pourraient être associées à l'adaptation virale.

Résumé

Cela aidera à développer de nouveaux médicaments antiviraux en concevant de petites molécules ou des ARN interférents pour cibler directement les ARN du néo-coronavirus en révélant la structure génomique naturelle des coronavirus dans les cellules et les éléments clés de l'ARN du cycle de vie viral.

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Références :

1. Kim D, Lee J Y, Yang J S, et al. L'architecture du transcriptome du SARS-CoV-2. Cellule, 2020, 181(4) : 914-921. e10.
2. Yu W B, Tang G D, Zhang L, et al. Décodage de l'évolution et des transmissions du nouveau coronavirus de la pneumonie (SARS-CoV-2/HCoV-19) à l'aide de données génomiques complètes. Recherche zoologique, 2020, 41(3) : 247.