Sur les traces des coronavirus

L’histoire de la propagation des virus est toujours un peu la même… Quels qu’ils soient. Issus en général d’une zoonose, il est difficile d’en déterminer l’origine exacte. Aujourd’hui, avec l’émergence du SARS-CoV-2, la seule certitude est qu’il va falloir cohabiter. Et pour mieux lutter, une seule option : en savoir toujours plus.

 

Depuis maintenant presque un an et demi, nos vies ont pris des allures de film catastrophe tel que Contagion (2011) de Steven Soderbergh. Il faut dire que le scénario, qui s’est déroulé en décembre 2019, est presque identique au film. Et pour cause…  Les scénaristes du film ont fait appel à deux grands épidémiologistes : le Dr. Larry Brilliant et le Dr. Walter Ian Lipkin, pour élaborer la trame du film. Au royaume de Corona, nous avons tous été contraints, tout comme la princesse Raiponce, à un confinement dans nos tours inaccessibles de 9 m². Malheureusement, il ne suffit pas d’asséner un bon revers pour neutraliser le coronavirus. Puisqu’une cohabitation semble inévitable, autant faire connaissance avec ce nouveau squatteur.

 

Les animaux, de véritables réservoirs à virus

Le schéma de propagation de maladies émergentes qui va être décrit est applicable à de nombreux virus. Tout commence souvent par une zoonose - une transmission d’un pathogène de l’homme à un animal ou inversement. Les chauves-souris sont un exemple de ces espèces zoonotiques au même titre que les oiseaux par exemple (grippes aviaires). Ces animaux ont la particularité de servir de réservoir naturel à de nombreux virus. Autrement dit, ils sont contaminés par des virus mais ne développent pas de maladies. Les chauves-souris ont de manière naturelle un système immunitaire très efficace et ce sont les seuls mammifères volants. Cette activité physique importante génère des molécules qui vont activer de l’inflammation. Celle-ci peut potentiellement créer la destruction de structures cellulaires chez ces animaux (voir l’article « Les soldats de l’immunité en action »). Ainsi, elles ont développé au cours de leur évolution des mécanismes pour neutraliser l’inflammation. La chauve-souris est capable de neutraliser les virus d’une part et de modérer l’inflammation d’autre part, ce qui entraîne en quelque sorte une persistance des virus sans vraiment les éliminer. En plus de ces hôtes réservoirs, il existe des hôtes intermédiaires qui vont être contaminés sans développer de maladie et dont le génome viral va subir des mutations. Cela va entraîner une recombinaison génétique au sein du virus qui pourra potentiellement sauter la barrière des espèces et contaminer l’Homme. Dans le cas de l’émergence du SARS-CoV-2, la recombinaison s’est faite entre le génome du coronavirus RaTG13 d’une chauve-souris (Rhinolophus affinis ; réservoir naturel) et le génome du coronavirus MP789 issu d’une espèce de pangolin (hôte intermédiaire). Cela reste cependant une hypothèse car l’animal impliqué dans le saut de la barrière des espèces n’a pas pu être réellement identifié. En effet, le marché d’animaux en Chine où a émergé la maladie a été immédiatement fermé et aucun prélèvement n’a pu être effectué.

 

Figure 1 : Illustration de potentielles chaînes de contamination par le SARS-CoV-2 entre l’Homme et les animaux

(Adapté de : SARS-CoV-2 in animals: potential for unknown reservoir hosts and public health implications, Veterinary Quarterly, 2021)

Quand les virus s’invitent, la machine infernale s’enclenche

Chez toutes les espèces animales, végétales et bactériennes on peut trouver des virus. André Lwoff, biologiste français et prix Nobel de médecine (1965), établit en 1953 les quatre caractéristiques d’un virus. « Un virion ne renferme ni cytoplasme ni noyau […]. Un virion ne contient qu’un seul type d’acide nucléique, ADN ou ARN, jamais les deux. Il est incapable de croître ou de se diviser et il se reproduit uniquement à partir de son matériel génétique. Un virus est un parasite absolu de la cellule. » Autrement dit, un virus est inerte dans l’environnement extracellulaire (virion), mais dès qu’il infecte la cellule d’un hôte, il va monopoliser la machinerie intracellulaire pour se répliquer.

Figure 2 : Représentation schématique du SARS-CoV-2.

(Adapté de : https://viralzone.expasy.org/764)

L’étymologie de coronavirus provient du latin corona qui signifie couronne et fait référence à la structure des protéines à la surface du virion. Presque la totalité des coronavirus a pour cible les cellules qui recouvrent l’intérieur des poumons ou de l’intestin (cellules épithéliales pulmonaires et intestinales). Par conséquent, les maladies engendrées sont majoritairement des maladies respiratoires et des gastroentérites. Les betacoronavirus sont ceux qui infectent le plus d’espèces et le virus SARS-CoV-2, responsable de la pandémie actuelle, fait partie de cette famille. C’est un virus enveloppé dont le génome est un ARN simple brin positif (ARNsb+). L’ARN viral contient toute l’information génétique du virus nécessaire à sa réplication. Dans le cas présent, c’est l’équivalent de notre ADN.  Le virus est constitué de protéines de l’enveloppe, de protéines membranaires, de protéines spike, ces dernières vont permettre l’adhésion à la cellule infectée, et bien sûr, de son génome (ARN).

Figure 3 : Représentation schématique de la multiplication du SARS-CoV-2.

(Adapté de: https://www.news-medical.net and https://yann-maillard.canoprof.fr)

La cible de prédilection pour le SARS-CoV-2 est nos cellules pulmonaires. Le virion peut se fixer à 2 protéines bien spécifiques : l’ACE2 et/ou TMPRSS2. La pénétration dans les cellules peut se faire de deux manières différentes. Soit il entre par endocytose, enveloppé comme dans une bulle, soit il fusionne au niveau de la membrane et relargue son génome, un peu comme une injection. Le fait que l’ARN soit positif signifie qu’il peut être pris en charge directement par les ribosomesde l’hôte. Le ribosome joue un peu le rôle d’une imprimante 3D, il reçoit et lit une information contenue dans l’ARN pour ensuite former, morceau par morceau, une protéine. D’importantes protéines pour la réplication du virus vont être traduites immédiatement, notamment l’ARN polymérase nécessaire pour reproduire des brins d’ARNsb+. En effet, l’Homme n’a pas cette protéine car nous possédons de l’ADN double brin qui est pris en charge par des ADN polymérases (voir l’article « L’ARN messager, ce nouveau héros » et « La protéine, cette star inconnue » de Tatiana Grouin). Le virus va ensuite se réassembler et ressortir de la cellule hôte pour pouvoir aller infecter d’autres cellules pulmonaires.

Les coronavirus, une histoire ancienne… et sans fin

Les coronavirus sont très présents et sont la cause de rhumes saisonniers, dont l’infection se fait au niveau des voies respiratoires supérieures, et qui ne font en général pas beaucoup de dégâts. Cependant, si l’infection se fait dans les voies respiratoires inférieures ou au niveau des poumons, des maladies plus graves peuvent survenir telles que des bronchites, des pneumonies ou des atteintes respiratoires sévères. Le SARS-CoV-2 n’est pas le premier betacoronavirus ayant provoqué des maladies graves et mortelles chez l’Homme. En 2002, le SARS-CoV a provoqué l’émergence du SRAS (le syndrome respiratoire aigu sévère). En 2012 c’est le MERS (le syndrome respiratoire du Moyen-Orient) qui résulte du virus MERS-CoV qui inquiète l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS). Tous deux se traduisent par de la fièvre, de la toux et des gênes respiratoires. Pour ces deux maladies, les personnes décédées étaient, pour la plupart, fragilisées par d’autres affections ou d’un âge avancé. On compte environ 1 700 décès dans le monde pour ces deux épidémies combinées. Le bilan pour la COVID-19 (COronaVIrus Disease 2019) est bien différent avec plus de 4 millions de décès rapportés à ce jour. La particularité de la COVID-19 est que des cas sont asymptomatiques, ces porteurs sains de la maladie qui disséminent le virus sans le savoir. De plus, la transmission se fait plus facilement et le nombre de personnes décédées par rapport au nombre de personnes atteintes est faible : il peut donc se propager aisément dans la population. Dans 80 % des cas les symptômes sont modérés mais parfois l’accumulation de liquide dans les poumons est trop importante et peut mener à l’hospitalisation. Cet état de détresse pulmonaire va déclencher en parallèle une hyper-inflammation qui va provoquer un orage cytokinique et une réponse immunitaire incontrôlée. Actuellement, le seul traitement efficace semble être les corticoïdes.

 

Il y a une préoccupation grandissante pour les maladies émergentes au sein de l’OMS. La déforestation et le réchauffement climatique, qui entraînent le déplacement d’animaux sauvages près de l’Homme, sont des acteurs de l’apparition de nouveaux virus recombinés. Les marchés d’animaux vivants sont le lieu idéal pour la mise en place de zoonoses. Afin de pallier ces risques de survenue de nouvelles maladies, de nombreux professionnels de santé tels que les épidémiologistes et les virologues étudient en permanence l’évolution des virus.

 

Références:

1.    Abbas, A., Lichtman A. H., Pillai, S. Basic Immunology, Functions and disorders of the immune system, fourth edition. (2014).

2.    Genné D. ; Les chauves-souris : pas si chauves que ça ! ; revue médicale suisse 10 octobre 2007 ; Vol. 128 ; Maladies infectieuses 

3.    Nie et al ; Functional comparison of SARS-CoV-2 with closely related pangolin and bat coronaviruses. ; 7:21 ;Cell  Discovery (2021)

4.   Sharun K. et. al. SARS-CoV-2 in animals: potential for unknown reservoir hosts and public health implications; Pages 181-201; 14 May 2021; Veterinary Quarterly; Volume 41, 2021 - Issue 1

5.    https://www.fondation-droit-animal.org/105-covid-19-origine-animale-et-modes-de-contamination/

6.    https://www.who.int/fr/news-room/feature-stories/detail/how-who-is-working-to-track-down-the-animal-reservoir-of-the-sars-cov-2-virus

7.    https://www.sciencesetavenir.fr/sante/coronavirus-une-etude-revele-pourquoi-les-chauve-souris-transportent-des-virus-si-dangereux_141413

8.    https://yann-maillard.canoprof.fr/eleve/TSTL/Th%C3%A8me%201-6%20Les%20virus/T-STL%20Th%C3%A8me%201-6%20Les%20virus/co/1-6-Virus_1.html

9.    https://viralzone.expasy.org/764

10.    https://www.medicalnewstoday.com/articles/how-do-sars-and-mers-compare-with-covid-19

11.    http://www.microbes-edu.org/etudiant/multivirale.html

12.    https://www.news-medical.net/news/20200724/21997/French.aspx

13.    https://theconversation.com/les-chauves-souris-source-inepuisable-de-virus-dangereux-pour-les-humains-134332

14.    https://www.who.int/news-room/commentaries/detail/transmission-of-sars-cov-2-implications-for-infection-prevention-precautions

15.    https://www.inserm.fr/information-en-sante/dossiers-information/coronavirus-sars-cov-et-mers-cov

16.     https://fivethirtyeight.com/features/why-did-the-world-shut-down-for-covid-19-but-not-ebola-sars-or-swine-flu/