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Vue microscopique d'une particule de coronavirus montrant des protéines de surface qui jouent un rôle clé dans l'interaction entre le virus et la cellule hôte.
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Une nouvelle étude co-écrite par un chercheur de l'Université de l'Arizona a découvert qu'une épidémie de coronavirus a éclaté dans la région de l'Asie de l'Est il y a plus de 20 000 ans, avec des traces de l'épidémie évidentes dans la constitution génétique des personnes de cette région.
Dans un article publié dans Current Biology, les chercheurs ont analysé les génomes de plus de 2 500 humains modernes de 26 populations mondiales, afin de mieux comprendre comment les humains se sont adaptés aux épidémies historiques de coronavirus. L'équipe, codirigée par des chercheurs de l'Université d'Arizona et de l'Université d'Adélaïde, a utilisé des méthodes informatiques pour découvrir des traces génétiques d'adaptation aux coronavirus, la famille de virus responsables de trois épidémies majeures au cours des 20 dernières années, y compris le COVID en cours -19 pandémie.
Au cours des 20 dernières années, il y a eu trois épidémies de coronavirus sévères épidémiques : le SRAS-CoV conduisant au syndrome respiratoire aigu sévère, qui est originaire de Chine en 2002 et a tué plus de 800 personnes ; MERS-CoV menant au syndrome respiratoire du Moyen-Orient, qui a tué plus de 850 personnes ; et SARS-CoV-2 menant à COVID-19, qui a tué 3,8 millions de personnes.
Mais cette étude de l'évolution du génome humain a révélé qu'une autre grande épidémie de coronavirus avait éclaté des milliers d'années plus tôt.
"C'est comme trouver des empreintes de dinosaures fossilisées au lieu de trouver directement des os fossilisés", a déclaré David Enard, professeur au département d'écologie et de biologie évolutive de l'Arizona et l'un des principaux auteurs de l'étude. "Nous n'avons pas trouvé directement l'ancien virus - au lieu de cela, nous avons trouvé des signatures de la sélection naturelle qu'il a imposée aux génomes humains au moment d'une ancienne épidémie."
L'équipe a synthétisé à la fois des protéines humaines et du SRAS-CoV-2, sans utiliser de cellules vivantes, et a montré que celles-ci interagissaient directement et indiquaient spécifiquement la nature conservée du mécanisme utilisé par les coronavirus pour envahir les cellules. Les génomes humains modernes contiennent des informations évolutives remontant à des centaines de milliers d'années, y compris des adaptations physiologiques et immunologiques qui ont permis aux humains de survivre à de nouvelles menaces, notamment les virus.
David Enard est professeur adjoint au Département d'écologie et de biologie évolutive. Son groupe de recherche étudie l'adaptation dans les génomes des humains et d'autres vertébrés avec un accent particulier sur l'adaptation en réponse aux épidémies anciennes.
Avec l'aimable autorisation de David Enard
Les résultats ont révélé que les ancêtres des peuples d'Asie de l'Est ont connu une épidémie d'une maladie induite par un coronavirus similaire à COVID-19. Les Asiatiques de l'Est viennent de la région qui est maintenant la Chine, le Japon, la Mongolie, la Corée du Nord, la Corée du Sud et Taïwan.
Pour envahir les cellules, le virus doit s'attacher et interagir avec des protéines spécifiques produites par la cellule hôte, appelées protéines d'interaction virale, ou VIP. Les chercheurs ont trouvé des signes d'adaptation dans 42 gènes humains différents codant pour des VIP, suggérant que les ancêtres des Asiatiques de l'Est modernes ont été exposés pour la première fois aux coronavirus il y a plus de 20 000 ans.
"Nous avons découvert que les 42 VIP sont principalement actifs dans les poumons – les tissus les plus touchés par les coronavirus – et avons confirmé qu'ils interagissent directement avec le virus sous-jacent à la pandémie actuelle", a déclaré le premier auteur de l'article, Yassine Souilmi, de l'école de biologie de l'Université d'Adélaïde. Les sciences.
En plus des VIP, qui sont situés à la surface d'une cellule hôte et utilisés par les coronavirus pour entrer dans la cellule, les virus interagissent avec de nombreuses autres protéines cellulaires une fois à l'intérieur.
"Nous avons découvert que ces gènes humains qui codent pour des protéines qui empêchent ou aident le virus à se multiplier ont subi une sélection naturelle beaucoup plus importante il y a environ 25 000 ans que ce à quoi vous vous attendriez généralement", a déclaré Enard.
Les travaux montrent qu'au cours de l'épidémie, la sélection a favorisé certaines variantes de gènes humains impliqués dans les interactions virus-cellule qui auraient pu conduire à une maladie moins sévère. L'étude des « traces » laissées par les virus anciens peut aider les chercheurs à mieux comprendre comment les génomes de différentes populations humaines se sont adaptés aux virus qui sont devenus des moteurs importants de l'évolution humaine.
D'autres études indépendantes ont montré que des mutations dans les gènes VIP peuvent médier la sensibilité au coronavirus et également la gravité des symptômes du COVID-19. Et plusieurs VIP sont soit actuellement utilisés dans des traitements médicamenteux pour COVID-19, soit font partie d'essais cliniques pour le développement ultérieur de médicaments.
"Nos interactions passées avec les virus ont laissé des signaux génétiques révélateurs que nous pouvons exploiter pour identifier les gènes influençant les infections et les maladies dans les populations modernes, et peuvent éclairer les efforts de réorientation des médicaments et le développement de nouveaux traitements", a déclaré le co-auteur de l'étude Ray Tobler de l'Université de l'École des sciences biologiques d'Adélaïde.
"En découvrant les gènes précédemment touchés par les épidémies virales historiques, notre étude indique la promesse d'analyses génétiques évolutives en tant que nouvel outil pour lutter contre les épidémies du futur", a déclaré Souilmi.
Les auteurs de l'étude affirment que leurs recherches pourraient aider à identifier les virus qui ont provoqué des épidémies dans un passé lointain et pourraient le faire à l'avenir. Des études comme la leur aident les chercheurs à dresser une liste de virus potentiellement dangereux, puis à développer des diagnostics, des vaccins et des médicaments en cas de retour.
