La source animale du coronavirus continue d’échapper aux scientifiques

Alors qu’un nombre croissant de pays font pression pour qu’une enquête indépendante soit menée sur l’origine de la pandémie de COVID-19, de nombreux scientifiques dans le monde tentent déjà de découvrir quand, où et comment le nouveau coronavirus s’est transmis à l’homme.

Il est important de trouver la source pour prévenir une nouvelle réinfection, mais les investigations des scientifiques – qui comprennent la modélisation, les études cellulaires et les expériences sur les animaux – révèlent à quel point il pourrait être délicat de localiser la source.

« Il est tout à fait possible que nous ne la trouvions pas. En fait, ce serait une chance exceptionnelle si nous tombions sur quelque chose », déclare Lucy van Dorp, une généticienne de l’University College London (UCL).

Il existe des preuves solides que le virus est originaire des chauves-souris. Le plus grand mystère reste de savoir comment il est passé des chauves-souris à l’homme. Les chercheurs pensent en grande majorité qu’il s’agit d’un virus sauvage, qui est probablement passé à l’homme par une espèce intermédiaire. Mais personne n’a encore trouvé le virus dans la nature, de sorte que d’autres explications ne peuvent pas être totalement exclues.

Le président américain Donald Trump a alimenté les suggestions selon lesquelles le virus pourrait avoir fui d’un laboratoire à Wuhan, où l’épidémie a commencé. Il n’existe aucune preuve de cette affirmation.

Pour autant, d’autres dirigeants mondiaux ont demandé des enquêtes sur l’origine de l’épidémie. L’Union européenne et des dizaines de pays soutiennent un projet de proposition soumis à l’Assemblée mondiale de la santé, l’organe décisionnel clé de l’Organisation mondiale de la santé, qui tient une réunion virtuelle avec les États membres aujourd’hui et demain. La proposition appelle à des « missions scientifiques et collaboratives sur le terrain » pour « identifier la source zoonotique du virus et la voie d’introduction dans la population humaine, y compris le rôle possible d’hôtes intermédiaires ».

La seule façon de dire avec certitude de quel animal provient le virus est de le trouver chez cette espèce dans la nature, déclare Arinjay Banerjee, chercheur sur les coronavirus à l’Université McMaster de Hamilton, en Ontario. « Les autres approches ne vous donneront que des preuves anecdotiques », dit-il.

Mais étant donné que le virus s’est répandu si largement parmi les gens, même la détection du virus chez les animaux ne confirmera pas nécessairement leur rôle d’hôtes intermédiaires, car ils pourraient avoir été infectés par des personnes, dit Li Xingguang, qui étudie l’évolution virale à l’Université de bio-ingénierie de Wuhan. « La situation est très complexe maintenant. »

Origine de la chauve-souris

Les chercheurs ont d’abord commencé à examiner le génome du virus pour voir s’ils pouvaient le faire correspondre à des agents pathogènes trouvés chez d’autres animaux. Fin janvier, quelques semaines après que les chercheurs ont séquencé le génome du SRAS-CoV-2, des scientifiques de l’Institut de virologie de Wuhan ont mis en ligne la séquence complète d’un coronavirus qui avait été stocké dans leur laboratoire depuis sa découverte chez des chauves-souris à fer à cheval intermédiaire (Rhinolophus affinis) dans la province du Yunnan en 2013. Ce génome, nommé RATG13, était identique à 96 % au SRAS-CoV-2, ce qui en fait le plus proche parent connu et suggère fortement que le nouveau virus provient des chauves-souris.

Le biologiste informaticien François Balloux et son équipe de l’UCL, dont son collègue van Dorp, ainsi que d’autres équipes fouillent les bases de données génomiques des animaux à la recherche de coronavirus qui correspondent encore mieux.

Bien que la différence de 4% entre les génomes du SARS-CoV-2 et du RATG13 représente encore quelque 50 ans depuis qu’ils ont partagé un ancêtre commun pour la dernière fois, dit van Dorp. Cette divergence est un autre élément de preuve qui suggère que le SRAS-CoV-2 pourrait être passé à l’homme par une espèce intermédiaire.

Hôte intermédiaire

Les pangolins ont été parmi les premiers animaux suspectés d’être l’intermédiaire. Deux équipes en Chine ont déclaré avoir trouvé des similitudes entre le SRAS-CoV-2 et des coronavirus isolés à partir de tissus de pangolins malais (Manis javanica) qui avaient été confisqués. Le commerce des pangolins est illégal en Chine.

Les coronavirus des pangolins se sont avérés trop éloignés pour être des ancêtres directs du SRAS-CoV-2, mais le fait qu’ils soient les seuls mammifères sauvages, en dehors des chauves-souris, connus à ce jour pour vivre avec des coronavirus similaires au SRAS-CoV-2 suggère qu’on ne peut pas les exclure comme source intermédiaire.

Les scientifiques recherchent également des coronavirus similaires chez d’autres animaux. L’ancêtre du SRAS-CoV-2 pourrait se cacher dans des échantillons de tissus stockés dans un laboratoire, explique Aaron Irving, chercheur en maladies infectieuses à la Duke-NUS Medical School de Singapour. « De nombreux laboratoires ont des échantillons qui dorment dans leurs congélateurs », dit-il.

Irving prévoit de collaborer avec des chercheurs du Jardin botanique tropical de Xishuangbanna de l’Académie chinoise des sciences (CAS), dans le Yunnan, pour tester des échantillons de tissus de mammifères sauvages collectés par des programmes de surveillance de la faune sauvage à la recherche de coronavirus qui pourraient être étroitement liés au SRAS-CoV-2. Il est également sur le point de créer un nouveau laboratoire à l’Institut de l’Université du Zhejiang et de l’Université d’Édimbourg à Haining, et prévoit de rechercher des coronavirus chez les chauves-souris, les musaraignes arboricoles, les civettes et d’autres mammifères, lorsque cela est autorisé. Mais en février, la Chine a introduit une interdiction des fermes d’élevage d’animaux sauvages et beaucoup se battent pour maintenir leurs civettes en vie, dit-il. « Il sera peut-être trop tard quand je serai sur le terrain », dit Irving.

Des indices du génome

L’examen du génome du SRAS-CoV-2 pourrait également révéler des indices sur les hôtes intermédiaires possibles. Au fil du temps, les virus commencent souvent à coder leurs protéines en utilisant des modèles de nucléotides similaires à ceux de leur hôte, ce qui aide le virus à s’adapter à son nouvel environnement. Des chercheurs de l’UCL utilisent l’apprentissage automatique pour démêler les schémas du code génétique du SRAS-CoV-2 qui pourraient prédire à quels animaux il aurait pu s’adapter.

Mais d’autres chercheurs appellent à la prudence quant à cette approche. Dans les premiers jours de la pandémie, les scientifiques du Centre des sciences de la santé de l’Université de Pékin ont noté des similitudes entre les modèles de codage des protéines du SRAS-CoV-2 et ceux préférés par deux espèces de serpents. La théorie selon laquelle un serpent pourrait être un hôte intermédiaire a rapidement été réfutée par d’autres chercheurs qui ont déclaré que la petite taille de l’échantillon et les données limitées signifiaient que les modèles observés étaient probablement dus au hasard.

La culture du virus dans des cellules animales est un moyen de tester si l’agent pathogène s’est adapté à un nouvel hôte. Shi Yi, microbiologiste à l’Institut de microbiologie CAS de Pékin, prévoit d’introduire une version inactivée de RATG13, chez divers animaux, tels que des chauves-souris, des singes chats et des porcs, et de voir si le virus développe un schéma de mutations similaire à celui du SRAS-CoV-2 au fil du temps. Si des similitudes apparaissent, cela pourrait révéler à quels animaux le virus s’est adapté avant de sauter sur l’homme.

Liste des suspects

Déterminer quels animaux le SRAS-CoV-2 peut infecter est un autre moyen de réduire les sources intermédiaires possibles. « Les connaissances sur la sensibilité des différentes espèces et les voies potentielles de transmission entre les animaux pourraient nous donner des indices sur l’hôte candidat ou l’hôte intermédiaire probable en Chine », explique Bart Haagmans, virologue au Erasmus MC de Rotterdam.

Les recherches menées jusqu’à présent suggèrent que de nombreuses espèces peuvent être infectées. Dans les expériences de laboratoire, les chats, les chauves-souris frugivores (Rousettus aegyptiacus), les furets, les macaques rhésus et les hamsters se sont révélés sensibles au SRAS-CoV-2. En dehors des laboratoires, des animaux, dont des chats et des chiens de compagnie, des tigres et des lions de zoos, ainsi que des visons d’élevage, ont également attrapé le virus – probablement par l’intermédiaire de personnes.

Les chercheurs utilisent également des modèles informatiques et la biologie cellulaire pour étudier la sensibilité des animaux. Le SRAS-CoV-2 pénètre généralement dans les cellules par une protéine réceptrice appelée ACE2. Une étude non révisée1, dirigée par Christine Orengo, bioinformaticienne à l’UCL, a modélisé la structure de l’ACE2 de plus de 215 vertébrés et a constaté que le récepteur de nombreux mammifères, y compris les moutons, les chimpanzés et les gorilles, s’engage bien avec la protéine spike à la surface du virus, ce qui suggère que ces animaux pourraient être sensibles à l’infection.

Mais la modélisation ne correspond pas toujours aux preuves expérimentales. Par exemple, la modélisation d’Orengo suggère que les chauves-souris fer à cheval ont un faible risque d’infection malgré les preuves en laboratoire qu’elles peuvent être infectées. Un autre groupe, dirigé par Yuen Kwok-yung, microbiologiste à l’Université de Hong Kong, a découvert2 que le virus se réplique bien dans de minuscules organoïdes cultivés à partir de cellules souches intestinales de chauves-souris chinoises à fer à cheval (R. sinicus).

Il est utile de savoir quels animaux sont sensibles, pour gérer le risque qu’ils deviennent des réservoirs de virus et des sources possibles d’infection chez l’homme, explique Michelle Baker, immunologiste comparative à la Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation à Geelong, en Australie. Mais lorsqu’on essaie d’identifier le coupable, il semble raisonnable de se concentrer sur les animaux en contact étroit avec les chauves-souris, dit-elle.

Les animaux des fermes d’élevage d’animaux sauvages en Chine sont l’un des premiers endroits à regarder, dit Peter Daszak, président de l’organisation à but non lucratif EcoHealth Alliance à New York. Les fermes stockent de nombreux animaux élevés en captivité, des civettes aux chiens viverrins et aux ragondins, un gros rongeur, vivant souvent à proximité du bétail comme les porcs, les poulets et les canards. « Ces fermes sont généralement grandes ouvertes aux chauves-souris, qui se nourrissent la nuit au-dessus des enclos, et dont certaines se perchent dans les bâtiments. Elles sont aussi généralement reliées aux maisons des gens, de sorte que des familles entières sont potentiellement exposées », explique Daszak, qui a visité de nombreux villages, marchés d’animaux sauvages, grottes de chauves-souris et fermes dans le sud de la Chine au cours des 15 dernières années.

« Les possibilités de propagation de ces virus à travers une interface très active entre la faune sauvage, le bétail et l’homme sont claires et évidentes », dit-il.