Comment évoluent les virus ?

Alors que les cas de coronavirus continuent d’augmenter dans le monde, les scientifiques et les décideurs politiques travaillent avec ferveur pour atténuer cette menace pour la santé publique. Les premiers cas impliquant un nouveau coronavirus – le SRAS-CoV-2, ou la maladie nommée COVID-19 – sont apparus à Wuhan, en Chine, en décembre 2019, mais le virus s’est rapidement propagé depuis, suscitant d’importantes inquiétudes quant à ses implications pour la santé humaine.

Dernier connu à infecter l’homme, le SRAS-CoV-2 appartient à la même famille que les coronavirus à l’origine du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS) en 2003 et du syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS) en 2012. Bien que le taux de mortalité actuel soit inférieur à celui du MERS ou du SRAS, cette maladie s’est déjà propagée à un plus grand nombre de personnes et a causé plus de décès. Dans le même temps, d’autres virus tels que l’influenza – connu sous le nom de grippe – continuent d’évoluer, de s’adapter et d’infecter des millions de personnes chaque année, ce qui rend la capacité à développer des vaccins efficaces extrêmement importante.

Avec l’aimable autorisation de Marta Łuksza

Dans ses travaux, Marta Łuksza, chercheuse en biomédecine et informaticienne de Pew en 2019, explore comment les interactions immunitaires conduisent l’évolution du virus de la grippe. Łuksza est également professeur adjoint à l’école de médecine Icahn du Mount Sinai Health System à New York. Elle s’est récemment entretenue avec Pew pour aider à mettre en contexte la propagation virale. Cette interview a été éditée pour plus de clarté et de longueur.

Q. Qu’est-ce qu’un coronavirus ?

A. Les coronavirus sont une famille de virus qui provoquent des symptômes de maladies respiratoires chez l’homme, semblables à ceux de la grippe ou du rhume. Souvent présents chez les chauves-souris et autres mammifères ou oiseaux, les coronavirus peuvent s’avérer dangereux lorsqu’ils sont transmis entre les animaux et les humains.

Q. Comment un virus émerge-t-il pour la première fois ?

A. Un virus peut émerger pour la première fois chez l’homme après une interaction fortuite avec un hôte animal, au cours de laquelle une personne est infectée. Dans de nombreux cas, les virus ne se transmettent que de l’animal à l’homme mais ne peuvent pas se transmettre d’un humain à un autre. Dans de rares cas, cependant, le virus peut survivre à la transmission entre les personnes.

Les médecins et autres professionnels de la santé identifient d’abord un nouveau virus après avoir effectué des tests pour des maladies connues et n’avoir trouvé aucune correspondance. S’ils ne peuvent pas assigner le virus par des tests à des marqueurs protéiques connus ou au matériel génétique d’un virus particulier et qu’il y a un nombre croissant de cas similaires, cela peut indiquer quelque chose de nouveau, comme le virus SRAS-CoV-2 récemment identifié.

Q. Pourquoi certains virus semblent-ils se propager plus largement que d’autres ?

A. Des facteurs tant biologiques que démographiques peuvent faciliter la propagation virale. Sur le plan biologique, si un virus donné est capable d’infecter l’organisme par des points d’entrée accessibles, comme les cellules épithéliales du nez, il peut pénétrer dans les voies respiratoires et se propager relativement facilement. Lorsqu’une personne tousse ou éternue, le virus peut circuler dans l’air et sur les surfaces. La propagation virale peut également dépendre de la vitesse à laquelle un virus est capable de se répliquer, se dispersant ainsi dans d’autres parties du corps ou vers de nouveaux hôtes. Sur le plan démographique, les populations denses où les gens vivent à proximité les uns des autres sont plus susceptibles de connaître une propagation virale rapide que les populations éparses.

Q. Pourquoi les gens réagissent-ils différemment à une infection virale ?

A. Le système immunitaire des gens a des souvenirs d’infections antérieures qui affectent la façon dont ils vont réagir à un virus. Pour prévenir l’infection une fois que le corps a été exposé à un virus, il produit des protéines appelées anticorps qui identifient et neutralisent les menaces potentielles. Par exemple, lorsqu’une personne contracte la grippe, elle a probablement acquis un certain degré d’immunité grâce à des expositions antérieures, y compris le vaccin contre la grippe. Dans le cas d’un nouveau coronavirus, le système immunitaire n’a pas vu ce virus auparavant, et la réponse adaptative est plus lente.

Q. Quel est le processus de développement d’un nouveau vaccin ?

A. Tout d’abord, les chercheurs doivent isoler le virus et identifier ses antigènes – des protéines virales qui servent de meilleures cibles vaccinales – contre lesquels le système immunitaire est susceptible de créer des anticorps pour défendre l’organisme contre l’infection. Cependant, chaque virus est différent et nécessite une croissance et des tests supplémentaires en laboratoire, où l’on utilise toute une série de technologies de production. Il existe actuellement trois plateformes pour le développement du vaccin contre la grippe, à savoir la croissance du virus dans des œufs de poule, dans des cellules de mammifères ou la création synthétique à partir de la séquence d’ADN de la souche candidate au vaccin. Pour un vaccin contre un pathogène nouvellement apparu, l’étape suivante est celle des essais cliniques, au cours desquels la sécurité, y compris les éventuels effets secondaires, et l’efficacité sont testées.

Pour de nombreux pathogènes, par exemple le virus de la rougeole, le vaccin n’a pas besoin d’être modifié à l’avenir et reste efficace au fil du temps. Mais d’autres agents pathogènes, comme le virus de la grippe, ont la capacité d’échapper à la reconnaissance du vaccin en acquérant de nouvelles mutations dans ses antigènes. C’est pourquoi une évaluation semestrielle du vaccin contre la grippe est essentielle – pour mettre à jour les antigènes contenus dans le vaccin.

Les chercheurs, dont je fais partie, travaillent avec des organisations comme l’Organisation mondiale de la santé et participent à des consultations semestrielles pour aider à sélectionner les vaccins contre la grippe pour les hémisphères nord et sud. Sur la base des données de séquences génétiques de la grippe accessibles au public et provenant d’individus du monde entier, les chercheurs recréent l’évolution des virus pour voir quelles mutations ont eu lieu et à quelle fréquence elles circulent. Les données antigéniques, c’est-à-dire les informations relatives aux anticorps qui sont déclenchés dans l’organisme par l’exposition à différents marqueurs protéiques d’un virus, aident également les laboratoires à caractériser la prolifération virale et la capacité des vaccins à bloquer le virus. Cela est essentiel pour aider les responsables de la santé publique à déterminer comment les maladies infectieuses se dispersent dans le monde et sur les continents.

Q. Pouvez-vous nous en dire plus sur vos recherches ?

A. Je me concentre principalement sur l’évolution du virus de la grippe et du cancer, qui sont tous deux affectés par des interactions avec le système immunitaire. Dans mon rôle d’informaticien, je travaille au développement de modèles et d’outils logiciels qui agrègent les données pour déterminer l’avantage d’aptitude d’un virus – les conditions dans lesquelles un virus échappe à une réponse immunitaire.

Pour le vaccin contre la grippe, cela nous permet de mieux prédire quelles souches et mutations co-circulantes seront les plus courantes d’une saison à l’autre. Mon équipe a ouvert la voie à une classe de modèles de prévision permettant de mieux décrire les mécanismes de reconnaissance immunitaire. Ces modèles évaluent également comment l’histoire des différentes souches virales à une période donnée façonne le paysage futur de l’échappement antigénique d’un virus, c’est-à-dire le moment où le système immunitaire ne peut ni reconnaître ni éliminer un agent infectieux. Nous nous concentrons actuellement sur les interactions au sein des protéines hémagglutinine et neuraminidase de la grippe, qui sont responsables, respectivement, de l’initiation d’une infection puis de la réplication et de la propagation virales.

Un autre projet passionnant auquel je participe consiste à développer un vaccin universel contre la grippe, qui ciblerait les parties d’un virus qui ne changent pas ou ne mutent pas au fil du temps. Une fois que nous aurons réussi à identifier les régions cibles de ce vaccin, il pourra couvrir beaucoup plus de souches du virus de la grippe et sauver des milliers de vies supplémentaires chaque année.