SEATTLE - Alors que l'épidémie de coronavirus consumait la ville de Wuhan en Chine, de nouveaux cas de virus ont commencé à se répandre comme des étincelles projetées par un incendie.

Résoudre les mystères du coronavirus avec des empreintes génétiques

Certains ont atterri à des milliers de kilomètres. À la mi-janvier, un avait surgi à Chicago, un autre près de Phoenix. Deux autres sont descendus dans la région de Los Angeles. Grâce à un peu de chance et beaucoup de confinement, ces éclairs du virus semblent avoir été étouffés avant d'avoir eu la chance de s'installer.

Mais le 15 janvier, à l'aéroport international au sud de Seattle, un homme de 35 ans est revenu d'une visite à sa famille dans la région de Wuhan. Il a attrapé ses bagages et a réservé un covoiturage à son domicile au nord de la ville.

Le lendemain, alors qu'il retournait à son travail technologique à l'est de Seattle, il a ressenti les premiers signes d'une toux - pas mauvaise, pas assez pour le renvoyer chez lui. Il a assisté à un déjeuner de groupe avec des collègues cette semaine-là dans un restaurant de fruits de mer près de son bureau. Alors que ses symptômes empiraient, il est allé faire l'épicerie près de chez lui.

Quelques jours plus tard, après que l'homme est devenu la première personne aux États-Unis à être testée positive pour le coronavirus, des équipes d'agences fédérales, étatiques et locales sont descendues pour contenir le cas. Soixante-huit personnes - le chauffeur de covoiturage à l'aéroport, les camarades de déjeuner au restaurant de fruits de mer, les autres patients de la clinique où l'homme a été vu pour la première fois - ont été surveillés pendant des semaines. À la grande joie de tous, aucun n'a jamais été testé positif au virus.

Mais si l'histoire se terminait là, l'arc du balayage du coronavirus à travers les États-Unis serait très différent.

Il s'est avéré que l'élément constitutif génétique du virus détecté chez l'homme qui était allé à Wuhan deviendrait un indice crucial pour les scientifiques qui tentaient de comprendre comment le pathogène avait acquis sa première et cruciale implantation.

Travaillant dans des laboratoires le long de Lake Union à Seattle, des chercheurs de l'Université de Washington et du Fred Hutchinson Cancer Research Center se sont précipités pour identifier la séquence d'ARN des cas de l'État de Washington et du pays, en les comparant avec des données provenant du monde entier.

En utilisant une technologie de pointe qui leur permet d'identifier rapidement les minuscules mutations que le virus fait sur son chemin virulent à travers des hôtes humains, les scientifiques travaillant à Washington et dans plusieurs autres États ont fait deux découvertes déconcertantes.

La première était que le virus introduit par l'homme de Wuhan - ou peut-être, comme le suggèrent de nouvelles données, par quelqu'un d'autre arrivé avec une souche presque identique - avait réussi à s'installer dans la population sans être détecté.

Puis ils ont commencé à réaliser à quel point cela s'était propagé. Une petite épidémie qui s'était établie quelque part au nord de Seattle, ont-ils réalisé en ajoutant de nouveaux cas à leur base de données, était maintenant responsable de tous les cas connus de transmission communautaire qu'ils avaient examinés dans l'État de Washington au mois de février.

Et il avait sauté.

Une version génétiquement similaire du virus - directement liée à ce premier cas à Washington - a été identifiée dans 14 autres États, aussi loin que le Connecticut et le Maryland. Il s'est installé dans d'autres parties du monde, en Australie, au Mexique, en Islande, au Canada, au Royaume-Uni et en Uruguay. Il a atterri dans le Pacifique, sur le bateau de croisière Grand Princess.

La signature unique du virus qui a atteint les côtes américaines à Seattle représente désormais un quart de tous les cas américains rendus publics par des séquenceurs génomiques aux États-Unis.

En l'absence de tests étendus, le travail de détective de haute technologie des chercheurs de Seattle et de leurs partenaires ailleurs ouvrirait la première fenêtre claire sur comment et où le virus se propageait - et sur la difficulté à contenir.

Alors même que la trajectoire de la version du virus de l'État de Washington se dirigeait vers l'est, de nouvelles étincelles d'autres souches atterrissaient à New York, dans le Midwest et dans le Sud. Et puis ils ont tous commencé à se mélanger.

Un puzzle

Les chercheurs de Seattle comprenaient certains des experts les plus renommés au monde sur le séquençage génomique, le processus d’analyse des lettres du code génétique d’un virus pour suivre ses mutations. Avant l'épidémie, l'un des laboratoires avait effectué plus de séquençage des coronavirus humains que partout ailleurs dans le monde - 58 d'entre eux.

Lorsqu'un virus s'installe chez une personne, il peut se reproduire des milliards de fois, dont certains avec de minuscules mutations, chaque nouvelle version rivalisant pour la suprématie. En l'espace d'un mois, les scientifiques ont appris que la version du nouveau coronavirus se déplaçant à travers une communauté muterait environ deux fois - chacun une modification d'une lettre dans un brin d'ARN de 29 903 nucléotides.

Les modifications apportent à chaque nouvelle forme du virus une variation petite mais distinctive de son prédécesseur, comme une recette transmise par une famille. Cependant, les mutations sont si petites qu'il est peu probable qu'une version du virus affecte les patients différemment d'une autre.

Le virus est originaire d'un seul motif à Wuhan; au moment où il a atteint l'Allemagne, trois positions dans le brin d'ARN avaient changé. Les premiers cas en Italie ont connu deux variantes totalement différentes.

Pour chaque cas, les chercheurs de Seattle compilent des millions de fragments du génome en un brin complet qui peut aider à l'identifier en fonction des minuscules mutations qu'il a subies.

"Ce que nous faisons essentiellement, c'est lire ces petits fragments de matériel viral et essayer de jigsaw puzzle le génome ensemble", a déclaré Pavitra Roychoudhury, un chercheur pour les deux institutions travaillant sur le séquençage à Seattle.

Avec certains virus, les puzzles sont plus difficiles à assembler. Le virus qui cause Covid-19, a-t-elle dit, "s'est relativement bien comporté".

Les chercheurs ont examiné de près l'homme qui avait volé depuis Wuhan, qui n'a pas été identifié publiquement et n'a pas répondu à une demande de parler au New York Times.

Ils ont confirmé qu'il avait apporté une souche du virus qui étendait déjà de larges tentacules - de la région de Wuhan au Guangdong sur la côte pacifique de la Chine jusqu'au Yunnan dans l'ouest montagneux. En cours de route, sa signature variait considérablement de la version du virus qui s'est propagée en Europe et ailleurs: ses mutations étaient aux positions 8 782, 18 060 et 28 144 sur le brin d'ARN.

Cela a donné au Dr Roychoudhury et aux scientifiques du pays, elle a travaillé avec la capacité unique de voir ce que les traceurs de contact à Seattle n'avaient pas pu: les empreintes invisibles de l'agent pathogène lors de son déplacement.

Une découverte alarmante

À la recherche du chemin du virus à travers les États-Unis, l'un des premiers panneaux est apparu le 24 février, lorsqu'un adolescent est entré dans une clinique avec ce qui ressemblait à la grippe. La clinique était située dans le comté de Snohomish, où vivait l'homme qui avait voyagé en Chine. Les médecins ont donné à l'adolescent un prélèvement nasal dans le cadre d'une étude de suivi qui était déjà en cours sur la grippe dans la région.

Ce n'est que plus tard qu'ils ont appris que l'adolescent n'avait pas eu la grippe, mais le coronavirus. Après le diagnostic, les chercheurs de Seattle ont analysé l'échantillon à travers une machine de séquençage. Trevor Bedford, un scientifique de l'Institut de recherche sur le cancer Fred Hutchinson qui étudie la propagation et l'évolution des virus, a déclaré que lui et un collègue buvaient de la bière en attendant que les résultats apparaissent sur un ordinateur portable.

Cela a confirmé ce qu'ils craignaient: l'affaire était conforme à la descendance directe du premier cas américain, de Wuhan.

L'adolescent n'avait pas été en contact avec l'homme qui s'était rendu à Wuhan, pour autant que l'on sache. Il était tombé malade longtemps après que cet homme n'était plus contagieux.

Un séquençage supplémentaire dans les jours qui ont suivi a permis de confirmer que d'autres cas émergents faisaient tous partie du même groupe. Cela ne pouvait signifier qu'une chose: le virus n'avait pas été confiné au voyageur de Wuhan et se propageait depuis des semaines. Soit il l'avait en quelque sorte transmis à d'autres, soit quelqu'un d'autre avait apporté une version génétiquement identique du virus.

Cette dernière possibilité est devenue plus probable ces derniers jours, après que de nouveaux cas introduits dans la base de données des chercheurs aient montré une tendance intéressante. Un virus avec une empreinte digitale presque identique à celle du voyageur de Wuhan était apparu dans des cas en Colombie-Britannique, juste de l'autre côté de la frontière de l'État de Washington, suggérant au Dr Bedford qu'il ne s'agissait peut-être pas du premier voyageur de Wuhan à déclencher l'épidémie.

Quoi qu'il en soit, le nombre de cas apparus au moment où la maladie de l'adolescent a été identifiée indiquait que le virus circulait depuis des semaines.

"J'ai probablement exposé beaucoup de gens"

Sur son chemin à travers l'État de Washington, l'un des premiers arrêts du virus semble avoir été lors d'une danse carrée le 16 février dans la ville de Lynnwood, à mi-chemin entre Seattle et Everett.

Un mois complet s'est écoulé depuis l'arrivée du voyageur à Wuhan. Une douzaine de danseurs carrés s'étaient rassemblés pour un social de tarte et de crème glacée, clôturant une série de pratiques et d'événements de toute la région au cours d'un week-end de trois jours.

Trois groupes de danseurs carrés se sont baladés à travers les promenades et les allemandes - soufflant et transpirant pour "Free Ride" et "Bad Case of Loving You".

Stephen Cole, qui était le chanteur de danse ce soir-là, a déclaré qu'il ne se souvenait de personne montrant des signes de maladie. Mais au cours des jours suivants, lui et une femme qui avaient assisté à la danse sont tombés malades.

Une autre danseuse, Suzanne Jones, avait assisté à un cours avec M. Cole la veille. Le week-end suivant, a déclaré Mme Jones, elle a commencé à ressentir des symptômes qu'elle a rejetés comme allergies, car elle avait remarqué que le balai scotch commençait à fleurir.

Après s'être reposée pendant quelques jours, Mme Jones s'est sentie mieux et a conduit de son domicile dans le comté de Skagit à plus de 100 miles au sud pour rendre visite à sa mère à Enumclaw, aidant à emballer quelques affaires pour le stockage. Sur le chemin du retour, elle a visité les centres commerciaux de Renton, puis un magasin à Everett, puis une laverie à Arlington. Elle s'est arrêtée pour postuler à un emploi au Census Bureau.

"J'ai probablement exposé beaucoup de gens ce jour-là", a-t-elle déclaré.

Mme Jones a seulement réalisé que cela pouvait être quelque chose de plus que des allergies après avoir reçu une notification le 2 mars que l'un de ses amis danseurs carrés était décédé du coronavirus lorsque l'épidémie a commencé à émerger. Elle aussi a été testée positive.

Les tests de coronavirus ont été minimes aux États-Unis en février, laissant les chercheurs largement aveugles aux emplacements et mutations spécifiques de la propagation ce mois-ci. L'homme qui avait voyagé de Wuhan n'était pas à la danse, et personne d'autre n'était connu pour avoir voyagé dans le pays avec le coronavirus. Mais les chercheurs ont appris que le virus se propageait déjà bien au-delà de son point d'origine - et tous les cas de transmission communautaire ce mois-là faisaient partie de cette même branche génétique.

Il y a eu un autre événement qui s'est répandu. Le samedi après la danse, un groupe d'amis a rempli le salon d'un appartement d'une chambre à Seattle, partageant des plats faits maison et des boissons à thème tropical.

Au cours des jours suivants, plusieurs personnes ont commencé à souffrir de symptômes de coronavirus. "Parmi les personnes présentes, quatre sur 10 sont tombées malades", a déclaré Hanna Oltean, épidémiologiste au Département de la santé de l'État de Washington.

Plusieurs personnes ont transmis le virus à d'autres. Fin mars, le département de la santé de l'État avait documenté au moins trois générations de "transmission se produisant avant que quiconque ne soit symptomatique", a déclaré Mme Oltean.

À ce moment-là, il devenait clair qu'il y avait probablement des centaines de cas déjà liés au premier point d'infection qui s'étaient propagés sans être détectés. Cela a laissé une question persistante: si le virus avait autant d'avance, jusqu'où était-il allé ?

Se propager au-delà de Seattle

Alors que les cas de virus se propageaient, les scientifiques d'autres États en séquençaient autant qu'ils le pouvaient. Dans un laboratoire de l'Université de Californie à San Francisco, le Dr Charles Chiu a examiné une série de cas dans la région de la baie, dont neuf passagers du bateau de croisière Grand Princess, qui était récemment revenu d'une paire de traversées malheureuses pour Le Mexique et Hawaï ont laissé des dizaines de passagers infectés par le coronavirus.

Le Dr Chiu a été stupéfait par ses résultats: cinq cas dans la région de San Francisco dont les origines étaient inconnues ont été liés au cluster de l'État de Washington. Et les neuf cas de Grand Princess avaient un lien génétique similaire, avec les mêmes mutations de marque - plus quelques nouveaux. L'épidémie massive sur le navire, selon le Dr Chiu, pourrait probablement être attribuée à une seule personne qui avait développé une infection liée à la grappe de l'État de Washington.

Mais cela ne s'est pas arrêté avec la Grand Princess. David Shaffer, qui avait participé à la première étape de la croisière avec des membres de sa famille, a déclaré que les passagers de cette étape n'ont découvert qu'après avoir débarqué que le coronavirus était à bord - lorsqu'ils ont appris qu'un autre passager était décédé.

Lui et sa famille se sentaient bien quand ils sont rentrés chez eux à Sacramento, a-t-il dit, et quand il a commencé à se sentir malade le lendemain, le 22 février, il a d'abord supposé qu'il s'agissait d'une infection des sinus.

Quelques jours plus tard, il a été testé et a appris qu'il avait le coronavirus. Plus tard, sa femme a également été testée positive, tout comme l'un de ses fils et l'un de ses petits-fils, qui n'avaient pas participé à la croisière.

Le Dr Chiu se souvient d'avoir passé en revue les implications dans sa tête. "Si c'est en Californie et dans l'État de Washington, c'est très probable dans d'autres États."

Les poussées américaines abondent

Le même jour, M. Shaffer est tombé malade, une autre personne a atterri à l'aéroport international de Raleigh-Durham en Caroline du Nord, après avoir visité la maison de soins infirmiers Life Care Center de Kirkland, qui allait devenir un centre d'infection. À l'époque, il y avait des signes croissants de maladie respiratoire dans l'établissement, mais aucune indication de coronavirus.

Quelques jours plus tard, le voyageur a commencé à se sentir malade, mais sans aucun signe que cela pourrait être quelque chose de grave, il est sorti dîner dans un restaurant de Raleigh. À ce moment, des responsables de l'État de Washington ont commencé à signaler une éclosion de coronavirus au Life Care Center. La personne en Caroline du Nord a été testée positive quelques jours plus tard - le premier cas dans l'État.

À la mi-mars, une équipe de Yale a rassemblé neuf échantillons de coronavirus de la région du Connecticut et les a soumis à une machine de séquençage portable. Sept sont revenus avec des liens avec l'État de Washington.

"J'ai été assez surpris", a déclaré Joseph Fauver, l'un des chercheurs du laboratoire. À l'époque, a-t-il dit, cela suggérait que le virus s'était propagé plus que ce que les gens pensaient initialement.

En séquençant des cas plus récents, les chercheurs ont trouvé des cas émanant d'un plus grand cluster, avec sa propre signature génétique distincte, originaire de la région de New York.

Un groupe de cas dans le Midwest, apparaissant pour la première fois début mars, semble avoir ses racines en Europe. Un groupe de cas dans le Sud, apparus à peu près à la même époque, le 3 mars, apparaît comme un descendant plus direct de la Chine.

Mais de toutes les branches que les chercheurs ont trouvées, la souche de l'État de Washington reste la plus ancienne et l'une des plus puissantes.

Il a fait surface en Arizona, en Californie, au Connecticut, dans le district de Columbia, en Floride, en Illinois, au Michigan, au Minnesota, à New York, en Caroline du Nord, en Oregon, en Utah, en Virginie, au Wisconsin et au Wyoming, et dans six pays.

Et de nouveaux cas font encore surface.

L'un des mystères persistants réside dans la façon dont le virus a réussi à prendre pied pour la première fois à Washington.

Les traceurs de contact qui ont suivi les pas de l'homme qui avait voyagé de Wuhan ont-ils raté quelque chose ? At-il exposé quelqu'un à l'épicerie ou touché une poignée de porte quand il est allé au restaurant près de son bureau ?

Ces derniers jours, le séquençage de nouveaux cas a révélé une nouvelle possibilité surprenante. Une série de cas en Colombie-Britannique portaient une empreinte génétique très similaire au cas du voyageur de Wuhan. Cela a ouvert la possibilité que quelqu'un aurait pu transporter cette même branche du virus de Wuhan en Colombie-Britannique ou ailleurs dans la région à peu près au même moment. C'était peut-être cette personne dont la maladie avait déclenché l'éclosion fatidique.

Mais qui ? Et comment ? Cela ne serait probablement jamais connu.

Mike Baker a rapporté de Seattle et Sheri Fink de New York.