Virologie

Contributeur:
Bruno Giroux

 

Les coronavirus se retrouvent à la fois chez les animaux et les humains. Ces virus enveloppés contiennent un seul brin d’ARN. Les virions sont principalement sphériques, avec une glycoprotéine (S) à pointe prononcée intégrée dans l’enveloppe. Les protéines structurelles supplémentaires comprennent l’enveloppe (E), la matrice (M) et la nucléocapside (N).

La famille des Coronaviridae comprend quatre genres, alpha, bêta, delta et gammacoronavirus, ainsi que plusieurs sous-genres et espèces. Une analyse phylogénétique des génomes des coronavirus a révélé que le SRAS-CoV-2 est un nouveau membre du genre des bêtacoronavirus, qui comprend également le coronavirus lié au syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-1), le coronavirus lié au syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS-CoV), les coronavirus liés au SRAS des chauves-souris (SARSr-CoV), ainsi que d’autres coronavirus identifiés chez l’homme et diverses espèces animales. La transmission intra- et inter-espèces des CoV et les possibilités de recombinaison génétique contribuent à l’émergence de nouvelles souches de CoV.

Le SARS-CoV-2 est taxonomiquement lié au sous-genre Sarbecovirus avec les CoV du SARS-CoV et celui des chauves-souris (type SARS). Le séquençage génomique a montré que le SARS-CoV-2 était étroitement lié aux bêtacoronavirus détectés chez les chauves-souris, mais distinct du SARS-CoV.

Références clés sur la taxonomie

Une déclaration de consensus définissant la place du SRAS-CoV-2 (provisoirement nommé 2019-nCoV) dans la famille des Coronaviridae.

Coronaviridae Study Group of the International Committee on Taxonomy of Viruses. The species Severe acute respiratory syndrome-related coronavirus: classifying 2019-nCoV and naming it SARS-CoV-2. Nat Microbiol. 2020 Apr;5(4):536-544. PubMed: https://pubmed.gov/32123347. Full-text: https://doi.org/10.1038/s41564-020-0695-z

 

Analyse de 56 séquences génomiques de patients distincts, montrant une similitude de séquence élevée (> 99%). Il existe quelques régions génomiques variables, principalement au locus ORF8 (codant pour les protéines accessoires).

Ceraolo C, Giorgi FM. Genomic variance of the 2019-nCoV coronavirus. J Med Virol. 2020 May;92(5):522-528. PubMed: https://pubmed.gov/32027036. Full-text: https://doi.org/10.1002/jmv.25700

 

Séquences génomiques complètes de cinq patients à un stade précoce de l’épidémie, montrant une identité de séquence de 79,6% pour le SRAS-CoV et 96% pour un coronavirus de chauve-souris.

Zhou P, Yang XL, Wang XG, et al. A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin. Nature. 2020 Mar;579(7798):270-273. PubMed: https://pubmed.gov/32015507. Fulltext: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2012-7

 

Références clés sur l’origine et les hôtes

Examen des caractéristiques génomiques notables du SARS-CoV-2, par rapport aux alpha- et bétacoronavirus. Aperçu sur l’origine, montrant clairement que ce virus n’est pas une construction de laboratoire ou un virus délibérément manipulé.

Andersen KG, Rambaut A, Lipkin WA, Holmes EC, Garry RF. The proximal origin of SARS-CoV-2. Nature Medicine. Published: 17 March 2020. Fulltext: https://www.nature.com/articles/s41591-020-0820-9

 

Le SRAS-CoV et le MERS-CoV provenaient probablement de chauves-souris, les deux espèces de coronavirus sautant pour infecter les humains par le biais de différents hôtes intermédiaires.

 

Cui J, Li F, Shi ZL. Origin and evolution of pathogenic coronaviruses. Nat Rev Microbiol. 2019 Mar;17(3):181-192. PubMed: https://pubmed.gov/30531947. Full-text: https://doi.org/10.1038/s41579-018-0118-9

 

Les pangolins malais sont-ils des hôtes intermédiaires? Le séquençage métagénomique a identifié des coronavirus associés au pangolin, dont un présentant une forte similitude avec le SRAS-CoV-2 dans le domaine de liaison aux récepteurs.

Lam TT, Shum MH, Zhu HC, et al. Identifying SARS-CoV-2 related coronaviruses in Malayan pangolins. Nature. 2020 Mar 26. pii: 10.1038/s41586-020-2169-0. PubMed: https://pubmed.gov/32218527. Fulltext: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2169-0

 

Cette étude suggère que les espèces de pangolins sont un réservoir naturel de CoV de type SARS-CoV-2. Le Pangolin-CoV était identique à 91,0% et 90,6% au SARS-CoV-2 et au BatCoV RaTG13, respectivement.

Zhang T, Wu Q, Zhang Z. Probable Pangolin Origin of SARS-CoV-2 Associated with the COVID-19 Outbreak. Curr Biol. 2020 Mar 13. pii: S0960-9822(20)30360-2. PubMed: https://pubmed.gov/32197085. Fulltext: https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.03.022

Références clés sur la stabilité et la transmission du virus

Document important sur la stabilité du SRAS-CoV-2 qui était similaire à celui du SARS-CoV-1, indiquant que les différences dans les épidémies résultent probablement d’autres facteurs et que la transmission par aérosols et fomites du SARS-CoV-2 est plausible. Le virus peut rester viable et infectieux dans les aérosols pendant des heures et sur des surfaces pendant plusieurs jours.

van Doremalen N, Bushmaker T, Morris DH, et al. Aerosol and Surface Stability of SARS-CoV-2 as Compared with SARS-CoV-1. N Engl J Med. 2020 Mar 17. PubMed: https://pubmed.gov/32182409. Fulltext: https://doi.org/10.1056/NEJMc2004973

 

Des travaux importants sur la stabilité du SRAS-CoV-2 montrent que le virus était très stable à 4 ° C (presque aucune réduction au jour 14), mais sensible à la chaleur (70 ° C : inactivation 5 min, 56 ° : 30 min, 37 ° : 2 jours). Cela dépend aussi de la surface : aucun virus infectieux n’a pu être récupéré sur les papiers d’impression et les papiers mouchoirs après 3 heures, sur le bois et le tissu le deuxième jour, sur le verre et les billets de banque le quatrième jour, l’acier inoxydable et le plastique le septième jour. De façon frappante, un niveau détectable de virus infectieux (∼0·1% de l’inoculum d’origine) pourrait encore être présent sur la couche externe d’un masque chirurgical au septième jour.

Chin AW, Chu JT, Perera MR, et al. Stability of SARS-CoV-2 in different environmental conditions.The Lancet Microbe 2020, April 02. DOI:https://doi.org/10.1016/S2666-5247(20)30003-3. Full-text: https://www.thelancet.com/journals/lanmic/article/PIIS2666-5247(20)30003-3/fulltext

 

Cette importante étude de Hong Kong (réalisée en 2013-16) a quantifié le virus dans les gouttelettes respiratoires et les aérosols dans l’expiration. Au total, 111 participants (infectés par un coronavirus saisonnier, la grippe ou le rhinovirus) ont été randomisés pour porter ou pas un simple masque chirurgical. Les résultats suggèrent que les masques pourraient être utilisés par des personnes malades afin de réduire la transmission ultérieure. Dans les gouttelettes respiratoires, un coronavirus saisonnier a été détecté dans 3/10 (aérosols: 4/10) échantillons prélevés sans masque facial, mais dans 0/11 (0/11) chez des participants portant des masques faciaux. Des virus grippaux ont été détectés dans 6/23 (8/23) sans masque, contre 1/27 (aérosol 6/27!) avec masques. Pour le rhinovirus, il n’y avait aucune différence significative. Il convient de noter que les auteurs ont également identifié le virus chez certains participants qui n’ont pas toussé du tout au cours de la collecte expiratoire de 30 minutes, suggérant des voies de transmission par gouttelettes et par aérosols de personnes sans signes ou symptômes évidents.

Leung NH, Chu Dk, Shiu EY. Respiratory virus shedding in exhaled breath and efficacy of face masks. Nature Med 2020, April 3. https://doi.org/10.1038/s41591-020-0843-2

Documents clés sur la protéine de pointe et l’entrée de cellules

Identification d’un site de clivage particulier semblable à la furine dans la protéine Spike de SARS-CoV-2, manquant dans les autres CoV de type SARS. Implication potentielle pour le développement d’antiviraux.

Coutard B, Valle C, de Lamballerie X, Canard B, Seidah NG, Decroly E. The spike glycoprotein of the new coronavirus 2019-nCoV contains a furin-like cleavage site absent in CoV of the same clade. Antiviral Res. 2020 Apr;176:104742. PubMed: https://pubmed.gov/32057769. Fulltext: https://doi.org/10.1016/j.antiviral.2020.104742

 

Ce travail montre comment l’entrée virale se produit. SARS-CoV-2 utilise le récepteur SARS-CoV ACE2 pour l’entrée et la sérine protéase TMPRSS2 pour l’amorçage de la protéine S. De plus, le sérum de patients atteints de SRAS convalescents a neutralisé de façon croisée l’entrée du SRAS-2-S.

 

Hoffmann M, Kleine-Weber H, Schroeder S, et al. SARS-CoV-2 Cell Entry Depends on ACE2 and TMPRSS2 and Is Blocked by a Clinically Proven Protease Inhibitor. Cell. 2020 Mar 4. pii: S0092-8674(20)30229-4. PubMed: https://pubmed.gov/32142651. Fulltext: https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.02.052

 

Plus d’informations sur l’entrée virale et sur la neutralisation croisée (limitée) entre SRAS-CoV-1 et SRAS-CoV-2.

Ou X, Liu Y, Lei X, et al. Characterization of spike glycoprotein of SARS-CoV-2 on virus entry and its immune cross-reactivity with SARS-CoV. Nat Commun. 2020 Mar 27;11(1):1620. PubMed: https://pubmed.gov/32221306. Fulltext: https://doi.org/10.1038/s41467-020-15562-9

 

La microscopie cryo-électronique montre comment le SRAS-CoV-2 se lie aux cellules humaines. La première étape de l’entrée virale est la liaison de la protéine virale trimérique à l’enzyme 2 de conversion de l’angiotensine du récepteur humain (ACE2). Les auteurs présentent la structure de l’ACE2 humain en complexe avec une protéine membranaire qu’il chaperonne, B0AT1. Les structures fournissent une base pour le développement de thérapies ciblant cette interaction cruciale.

Yan R, Zhang Y, Li Y, Xia L, Guo Y, Zhou Q. Structural basis for the recognition of SARS-CoV-2 by full-length human ACE2. Science. 2020 Mar 27;367(6485):1444-1448. PubMed: https://pubmed.gov/32132184. Full-text: https://doi.org/10.1126/science.abb2762

 

Cristallographie par rayon X de la principale protéase (Mpro, 3CLpro) du SRAS-CoV-2 qui est essentielle pour le traitement des polyprotéines qui sont traduites de l’ARN viral. Un complexe de Mpro et un inhibiteur de protease α-cétoamide optimisé est également décrit.

Zhang L, Lin D, Sun X, et al. Crystal structure of SARS-CoV-2 main protease provides a basis for design of improved alpha-ketoamide inhibitors. Science. 2020 Mar 20. PubMed: https://pubmed.gov/32198291. Fulltext: https://doi.org/10.1126/science.abb3405

 

Pour élucider l’interaction SRAS-CoV-2 RBD et ACE2 à une résolution / niveau atomique plus élevée, les auteurs ont utilisé la cristallographie aux rayons X. Le mode de liaison était très similaire au SRAS-CoV-1, plaidant pour une évolution convergente des deux virus. Les épitopes de deux anticorps SRAS-CoV-1 ciblant le Receptor Binding Domain (RBD) ont également été analysés avec le RBD SRAS-CoV-2, fournissant des informations sur la future identification d’anticorps à réactivité croisée.

Lan J, Ge J, Yu J, et al. Structure of the SARS-CoV-2 spike receptor-binding domain bound to the ACE2 receptor. Nature. Published: 30 March 2020. Full-text: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2180-5

 

Un travail important sur l’entrée virale, en utilisant une plateforme rapide et rentable qui permet de tester fonctionnellement de grands groupes de virus pour le potentiel zoonotique. Le traitement de la protéase de l’hôte pendant l’entrée virale est une barrière importante pour plusieurs virus de lignée B. Cependant, le contournement de cette barrière permet à plusieurs coronavirus d’entrer dans les cellules humaines via un récepteur inconnu.

Letko M, Marzi A, Munster V. Functional assessment of cell entry and receptor usage for SARS-CoV-2 and other lineage B betacoronaviruses. Nat Microbiol. 2020 Apr;5(4):562-569. PubMed: https://pubmed.gov/32094589. Full-text: https://doi.org/10.1038/s41564-020-0688-y

 

Dans quelle mesure le SRAS-CoV-2 reconnaît-il hACE2? Mieux que les autres coronavirus. Comparé au SARS-CoV et au RaTG13 (isolé des chauves-souris), l’affinité de liaison à l’ACE2 est plus élevée. On décrit des épitopes importants sur le plan fonctionnel dans le RBD du SRAS-CoV-2 qui peuvent potentiellement être ciblés par des anticorps neutralisants.

Shang J, Ye G, Shi K. Structural basis of receptor recognition by SARS-CoV-2. Nature 2020, March 30. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2179-y

Autres documents clés

Un modèle de hamster facilement disponible comme outil important pour l’étude de la transmission, la pathogenèse, le traitement et la vaccination contre le SRAS-CoV-2.

Chan JF, Zhang AJ, Yuan S, et al. Simulation of the clinical and pathological manifestations of Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) in golden Syrian hamster model: implications for disease pathogenesis and transmissibility. Clin Infect Dis. 2020 Mar 26. PubMed: https://pubmed.gov/32215622. Fulltext: https://doi.org/10.1093/cid/ciaa325