Depuis fin 2020, le terme « variant » autrefois réservé aux spécialistes en virologie est entré dans le langage courant. L’apparition d’un nouveau variant du SARS-CoV-2 au Royaume-Uni a rapidement soulevé des inquiétudes. Sans compter que d’autres formes virales ont peu à peu émergé à d’autres endroits du globe. Que sont exactement ces variants ? Représentent-ils une nouvelle menace ?
À ce jour, on dénombre trois variants « d’inquiétude » du SARS-CoV-2 : le variant britannique, le variant sud-africain et le variant brésilien. Ils sont issus de trois lignées distinctes, qui sont apparues indépendamment les unes des autres, à quelques semaines d’intervalles. Ces variants semblent favoriser la transmission virale et/ou une résistance à l’immunité.
Des mutations la plupart du temps inoffensives
Pour commencer, le phénomène observé dans le cas du SARS-CoV-2 n’est pas inédit : tous les virus évoluent. Les mécanismes d’évolution du SARS-CoV-2 impliquent les mutations (changements du code génétique) et des recombinaisons (des échanges de parties de génomes plus ou grande). En effet, lorsqu’un virus infecte les cellules de son hôte et qu’il s’y réplique, des erreurs de copie sont commises, des mutations sur le gène : une base nucléique (parmi l'adénine, la cytosine, la guanine, la thymine et l'uracile) est remplacée par une autre ce qui peut entraîner une modification de l’acide aminé correspondant. Un acide aminé est « codé » par 3 bases, par exemple l’Asparagine (N) est codée par le code génétique GAC. Si le G de ce triplet est muté en T, cela codera pour l’acide aminé Tyrosine. C’est ce qui s’est passé pour la mutation baptisée N501Y, ou l’acide aminé N en position 501 de la protéine de pointe « Spike », a été remplacé par une tyrosine (Y). On parle alors de substitution d’un acide aminé par un autre.
Il peut également y avoir des délétions (des lettres sont éliminées, et l’acide aminé correspondant également), ou au contraire des insertions (des triplets de bases sont introduits et donc de nouveaux acides aminés). Ainsi, la copie du génome viral obtenue sera différente du virus initial. Ces mutations arrivent au hasard, celles qui seront sans effet sur la multiplication du virus (neutres) lui conférer un avantage (plus transmissible, plus infectieux etc) seront sélectionnées. Lorsqu’un virus est porteur d’une ou plusieurs mutation(s) par rapport à sa forme d’origine, on parle alors de « variants ». Si le « comportement » de ce variant est different du virus initial (plus transmissible, plus pathogène, infectant d’autres types cellulaires) on parlera alors de « souche » virale.
Schéma du processus de réplication du virus de la grippe. La cellule hôte fournit l’énergie et les précurseurs nécessaires à la synthèse des protéines virales et des acides nucléiques. 1) adsorption, 2) pénétration dans la cellule-hôte, 3) décapsidation, 4) réplication du génome viral, 5) synthèse des composants viraux, 6) assemblage et encapsidation, 7) libération. Crédits : YK Times/Wikimedia Commons - CC BY-SA 3.0
Plus un virus circule dans une population et infecte un grand nombre de personnes, plus la diversité virale générée par les mutations et les recombinaisons, augmente. Une grande partie de ces mutations sont neutres, c’est-à-dire qu’elles n’ont pas d’effet sur le cycle de vie du virus ou délétères (les virus qui les portent sont généralement rapidement éliminés). Mais l’augmentation de la circulation du virus et donc de sa diversité augmente aussi le risque de sélectionner des mutations « avantageuses » pour le virus et potentiellement délétères pour l’homme (ex du variant anglais plus transmissible).
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Tout dépend cependant de l’endroit où se situent ces mutations dans le génome viral ! Certains changements peuvent en effet influer sur certaines propriétés du virus, telles que sa capacité à se transmettre d’un individu à l’autre, ou la nature et la gravité des symptômes qu’il engendre. On parle alors de mutations « favorables » pour le virus.
On désigne par le terme « lignée » les virus qui ont le même ancêtre ; chaque lignée constitue en quelque sorte une branche de l’arbre généalogique du virus. Sur chaque branche, les virus qui présentent les mêmes mutations constituent un variant et lorsque les mutations s’accumulent chez un variant au point de se comporter de manière spécifique, on parle de nouvelle « souche ». Il faut donc comprendre qu’une lignée peut contenir plusieurs variants distincts.
Les variants du SARS-CoV-2
Comme celui des autres coronavirus, le génome du SARS-CoV-2 est constitué d’ARN. Celui-ci comporte environ 30 000 bases nucléiques, codant pour plus de 9800 acides aminés, sur lesquels repose la production d’une vingtaine de protéines.
Parmi ces protéines, quatre sont dites « structurales » : la désormais célèbre protéine S – la protéine de pointe via laquelle le virus se fixe au récepteur ACE2 des cellules humaines ; la nucléoprotéine N, qui protège l’ARN viral ; la protéine d’enveloppe E ; la protéine de membrane M. Les 16 autres protéines sont dites « non structurales » et représentent environ 80 % du génome viral ; elles interviennent principalement dans le détournement de la machinerie cellulaire de l’hôte nécessaire à la réplication virale.
Modèle moléculaire de la protéine Spike du virus SARS-CoV-2. Quatre mutations typiques de cette protéine y sont pointées, en indiquant les variants sur lesquels elles ont été identifiées. Crédits : Juan Gaertner/Science Photo Libr/JGT/Science Photo Library via AFP
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Il existe aujourd’hui plusieurs variants du SARS-CoV-2, qui appartiennent tous à des lignées distinctes :
- le variant 501Y.V1, dit « britannique », qui provient de la lignée B.1.1.7 ;
- le variant 501Y.V2, dit « sud-africain », qui provient de la lignée B.1.351 ;
- le variant 501Y.V3, dit « brésilien », qui provient de la lignée B.1.1.248 ou P.1 ;
- le variant CAL.20C, dit « californien », qui se trouvent dans deux lignées, B.1.427 et B.1.429.
Certaines de ces formes virales sont porteuses de mutations particulièrement inquiétantes :
- les mutations N501Y et K417N, qui semblent améliorer la liaison entre la protéine S du virus et le récepteur ACE2 des cellules humaines ;
- la mutation P681H, qui semble augmenter la production de protéine S dans les cellules infectées ;
- la mutation E484K, qui modifie la forme de l'extrémité de la protéine S, permettant ainsi au virus d'échapper partiellement aux anticorps (naturels ou vaccinaux) entraînés à reconnaître cette protéine.
Quel impact sur les vaccins ?
Les vaccins sont élaborés à partir d’une proteine virale cible; ils « apprennent » au système immunitaire de l’organisme à reconnaitre le virus porteur de cette protéine et à l’éliminer. La plupart des vaccins sont conçus de manière à provoquer une large réponse immunitaire, impliquant plusieurs types d’anticorps et de cellules.
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Les mutations (essentiellement des substitutions) observées aujourd’hui sur les variants du SARS-CoV-2 concernent toutes la protéine S, qui joue un rôle majeur dans la capacité du virus à infecter les cellules humaines. Or, c’est cette protéine qui est aujourd’hui la cible de la réaction immunitaire vaccinale. Par conséquent, des mutations du gène codant pour cette protéines peuvent remettre en cause l’efficacité des vaccins développés jusqu’à présent. Les mutations qui apparaissent ailleurs dans le génome, sont a priori moins susceptibles de limiter l’efficacité des vaccins.
Il s’avère que le variant britannique (lignée B.1.1.7) est plus transmissible. Pour les variants africains et brésiliens, cette contagiosité accrue n’a pas encore été clairement démontrée, mais ils semblent capables de réinfecter des individus ayant déjà contracté le coronavirus auparavant. Ceci suggère que ces variants sont capables d’échapper au système immunitaire stimulé par la première infection. Les séquençages des génomes de virus réalisés dans le monde permettent aux scientifiques de suivre de près l’évolution des différentes lignées du SARS-CoV-2. D’autres étudient la reconnaissance de ces virus par les anticorps. Tout ce suivi est indispensable pour pouvoir développer rapidement de nouveaux vaccins si cela s’avère nécessaire.
https://www.science-et-vie.com/definitions-science/les-variants-viraux-62320
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