Nous avons tous appris en quelques semaines que les virus pouvaient évoluer en plusieurs variantes différentes, plus ou moins contagieuses ou létales. Les termes de variants anglais, ou sud-africain ou brésilien, sont entrés dans toutes nos conversations. Chaque jour, on apprend ainsi l’émergence d’un nouveau variant : californien, philippin, voire breton. Cette explosion des mutations fait craindre que notre guerre contre le coronavirus ne se résume à une course poursuite sans fin. Or, les microbiologistes évolutionnistes qui étudient avec attention chaque petite mutation du virus nous envoient un message rassurant. Le virus semble s’installer dans un ensemble limité de mutations. Les variants partagent tous des combinaisons similaires et leur évolution semble converger. Nous ne serions pas dans une guerre multifrontale contre un nombre infini de variants du coronavirus. Celui-ci semblerait arriver à court de nouvelles adaptations majeures.
Vaughn Cooper est biologiste évolutionniste et professeur de microbiologie à la faculté de médecine de l’Université de Pittsburgh où il dirige le Center for Evolutionary Biology and Medicine ; il étudie comment les bactéries et les virus s’adaptent à de nouveaux environnements et à leurs hôtes. Comme de nombreux microbiologistes, il cherche à comprendre comment le SRAS-CoV-2 évolue pour s’adapter à la reproduction et à la transmission chez l’homme. La méthode de laboratoire qu’utilisent ces scientifiques est l’évolution expérimentale : elle consiste à cultiver plusieurs populations de microbes issus de la même souche, dans des conditions identiques, pendant des semaines ou des mois. Ils étudient ainsi des problèmes tels que l’évolution de la résistance aux antibiotiques et la façon dont les infections deviennent chroniques. La puissance de cette méthode réside dans le fait que l’utilisation de populations multiples leur permet de « rejouer la bande de la vie » et d’étudier comment l’évolution peut être répétée et finalement prévisible.
Leur modèle permet d’observer ce qu’ils appellent « l’évolution convergente », c’est-à-dire la situation où le même trait émerge dans différentes lignées indépendantes au fil du temps, généralement lorsqu’elles s’adaptent à des environnements similaires. Parmi les meilleurs exemples d’évolution convergente, les microbiologistes évolutionnistes citent la couleur sable de divers animaux du désert, les nageoires lobées des baleines, des morses et des lamantins (qui sont en fait très éloignés les uns des autres), et même la capacité des humains à digérer le lactose à l’âge adulte, qui est apparue plusieurs fois chez homo sapiens, dans des populations géographiquement isolées.
A la recherche des convergences
Dans le cas du SRAS-CoV-2, les séquences génomiques complètes de virus provenant de milliers de patients ont permis à l’équipe de Vaughn Cooper de rechercher de telles convergences. Dans un article publié par Scientific American, il rappelle ce que nous savons déjà sur les mutations : « Si la plupart des mutations sont ponctuelles et disparaissent, certaines établissent de nouvelles lignées qui deviennent plus fréquentes à mesure que le virus réussit à se répliquer et à infecter de nombreuses personnes. Si la même partie du virus mute de manière répétée dans différents échantillons à travers le monde et devient plus fréquente, cette mutation code très probablement une adaptation qui aide le virus à se reproduire et à se transmettre ».
Ce mécanisme de mutation est devenu, pandémie oblige, bien connu de tout le monde. Mais, ce qui est nouveau c’est que, grâce à la surveillance accrue du génome du coronavirus, plusieurs études récentes ont identifié des signatures d’évolution convergente. Vaughn Cooper nous apprend ainsi que son laboratoire de l’université de Pittsburgh a trouvé « au moins sept lignées génétiquement indépendantes qui ont acquis une mutation à un endroit particulier de la fameuse protéine spike du virus ». Cette protéine permet au virus de s’accrocher aux cellules humaines. Le microbiologiste précise : « La protéine spike a une séquence d’acides aminés liés, et la mutation se produit à la position 677. Dans le SRAS-CoV-2 original, il s’agit de l’acide aminé glutamine, abrégé en Q. »
Dans six lignées, ce Q a muté en un autre acide aminé, l’histidine (H) et est appelé 677H. Dans la septième lignée, le Q a muté en un autre acide aminé, la proline (P). Chaque lignée présente également une mutation appelée S:614G, qui a été la première modification notable du virus à être identifiée il y a plusieurs mois et qui s’est répandue si largement qu’on la retrouve désormais dans 90 % de toutes les infections. Des lignées un peu partout dans le monde ont également acquis la 677H, notamment en Égypte, au Danemark, en Inde et dans un grand groupe en Macédoine. Une nouvelle variante préoccupante appelée B.1.525 présente également 677H, tout comme plusieurs lignées qui descendent de B.1.1.7, l’une des premières versions inquiétantes à avoir été repérées, que l’on a pris l’habitude d’appeler « le variant anglais ». Vaughn Cooper souligne : « L’émergence coïncidente et mondiale des mutations S:677 et leur prévalence multipliée par cinq constituent une preuve solide que ces changements doivent améliorer l’aptitude virale d’une manière ou d’une autre. Nous ne savons pas encore comment, mais il est intéressant de noter que la mutation S:677 borde une région de la protéine spike qui aide le virus à entrer et à infecter les cellules humaines. »
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C’est loin d’être le seul exemple de convergence dans le SRAS-CoV-2. Des mutations dans au moins huit positions différentes de la protéine spike sont simultanément en augmentation dans le monde, apparaissant dans B.1.1.7 et dans d’autres variantes majeures préoccupantes connues sous le nom de B.1.351 (le variant sud-africain), P.1 (le brésilien) et P.3 (celui des Philippines). Une façon d’envisager ce type d’évolution convergente ressemble, explique Vaughn Cooper dans une formule imagée, « au jeu de Tetris, où un nombre limité de blocs de construction peuvent être assemblés de différentes manières, dans différentes combinaisons, pour obtenir les mêmes structures gagnantes. Par exemple, on sait maintenant que la combinaison de mutations dans B.1.1.7 le rend particulièrement contagieux, et que la lignée B.1.351 peut échapper aux anticorps grâce à E484K ».
LIRE DANS UP' : Le virus à court de nouvelles adaptations majeures
Étant donné que de nombreux variants récemment découverts semblent rééchantillonner les mutations trouvées dans d’autres variants établis, « nous pouvons supposer que le virus commence à être à court de nouvelles adaptations majeures » affirme le microbiologiste. Mais cela ne signifie pas que les forces de l’évolution vont s’arrêter, alors que certains pays commencent à se rapprocher de l’immunité de groupe et à assouplir les restrictions. L’histoire nous apprend que les virus peuvent évoluer rapidement pour échapper aux barrières de transmission, surtout lorsque les infections restent nombreuses. Il faut se rappeler que plus les infections sont nombreuses, plus les mutations ont de chances de se produire, et celles qui aident le mieux le virus à survivre vont proliférer. C’est pourquoi il est essentiel d’arrêter les nouvelles infections.
Il est également essentiel d’investir massivement dans la mise en place d’un système d’alerte précoce pour détecter les nouveaux variants du SRAS-CoV-2 ainsi que de nombreux autres agents pathogènes émergents, connus ou à découvrir. La surveillance et le séquençage du génome viral en sont la clé estime le professeur Cooper. « Si de nombreux variants ont été détectés au Royaume-Uni, c’est grâce aux investissements visionnaires des chercheurs et des responsables de la santé publique dans ces technologies » fait-il valoir. Ce n’est pas le cas en France où les retards, dus aux restrictions budgétaires dans la recherche et le domaine de la Santé, ont relégué le séquençage systématique au second rang.
