7. L’inéluctable évolution des génomes de Sars-CoV-2 et l’apparition de variants

7. L’inéluctable évolution des génomes de Sars-CoV-2 et l’apparition de variants

Nextstrain a continué à traiter tous les génomes du virus séquencés tout au long de la pandémie et à proposer des arbres phylogénétiques. L’arbre de septembre 2021 prend notamment en compte ce qu’on appelle couramment les variants, désignés suivant la recommandation de l’OMS par des noms tirés de l’alphabet grec : Alpha ; Bêta, Gamma ; Delta ; Kappa ; Epsilon ; Zeta ; Eta ; Theta ; Iota On peut se limiter à l’exploitation des variants Alpha, Bêta, Gamma et Delta qui sont des variants préoccupants (VOC : variant of concern).

Le variant alpha a été identifié au royaume Uni dans le Kent en septembre 2020, le variant bêta en Afrique du Sud en Août 2020, le variant gamma en Amazonie en décembre 2020 et le variant delta en Inde en octobre 2020.

Ressources à réunir

- Arbre phylogénétique de Sars-Cov-2 ; Nextstrain- septembre 2021

Cliquer sur l'image pour accéder à Nextstrain

- Evolution de la fréquence des cas de personnes infectées par le Sars Cov-2 dans le sud-est de l’Angleterre durant l’année 2020.

En ordonnées : Nombre de cas par semaine pour 100000 personnes.

- Pourcentage des séquences du variant alpha parmi l’ensemble des virus séquencés dans le sud-est de l’Angleterre de septembre à décembre 2020.

En abscisse : semaines de l’année 2020.

En ordonnées : Nombre total de séquences et pourcentage du variant alpha.

- La séquence de référence du Sars-CoV-2.

- Génomes complets : les variants Alpha à Epsilon

Exploitation pédagogique

On peut demander :

- D’extraire de cette phylogénie des arguments montrant que la diversification de Sars-Cov-2 s’est poursuivie pendant les années 2020 et 2021.

- De repérer le sous clade­ (sous-clone) défini par la mutation D614G et de dire si les variants alpha, bêta, gamma et delta doivent posséder cette mutation. (La numérotation des clades par Nextstrain a changé par rapport à la phylogénie de mars 2020).

- De discuter de la notion de variant. Le terme de variant n’était pas employé jusqu’à la fin de l’année 2020. C’est la découverte du variant alpha (appelé alors « variant anglais ») qui a introduit cette terminologie, constamment utilisée depuis. A partir des données sur les génomes des variants alpha à delta et des données épidémiologiques sur le variant alpha, indiquer ce qui caractérise un variant.

- En septembre 2021, le nombre de génomes séquencés est considérable et ceux pris en compte dans la phylogénie ne représentent qu’un échantillon qui se veut représentatif de la diversification des génomes de Sars-CoV-2. Celle-ci se traduit par un arbre de plus en plus ramifié au cours du temps. Comme chaque branche est définie par de nouvelles mutations, cela indique que l’évolution du génome par mutations s’est poursuivie durant ces deux années. D’ailleurs, on peut cliquer sur les différents cercles représentant chacun un virus ce qui permet de constater les nouvelles mutations apparues chez le virus considéré.

La mutation D614G est présente tout à fait à gauche de l’arbre de septembre et définit le clade 19A (il était désigné par A2 dans l’arbre phylogénétique de mars 2020 précédemment envisagé).

La phylogénie de septembre 2021 montre que les variants alpha, beta, gamma et delta sont des sous clones du sous clone 20A. Ils doivent donc tous posséder la mutation D614G. On retrouve la notion que la diversité génétique dans un clone résulte de l’accumulation de mutations successives.

- La notion de variant

On peut comparer les séquences du génome complet de chaque variant avec celui du génome de référence de Wuhan. On peut constater que le génome de chacun de ces variants présente de nombreuses mutations nucléiques par rapport au génome de référence. Ces mutations sont généralement des substitutions et parfois des délétions. Une même mutation est présente chez deux variants n’appartenant pas au même sous clone ce qui indique une évolution convergente avec apparition de la même mutation de façon indépendante.

Mais rien ne distingue génétiquement ce qu’est un variant si ce n’est la combinaison des mutations qu’il possède. Pour le définir, il faut le caractériser phénotypiquement par des propriétés particulières en rapport avec son pouvoir infectieux. Jusqu’à fin 2020, on ne parlait pas de variant car les virus apparus durant l’année avaient globalement les mêmes capacités d’infection que le premier virus séquencée en Chine malgré des différences dans leur génome.

Durant le dernier trimestre de l’année 2020, la fréquence des cas de Covid 19 au Royaume-Uni a augmenté. Cela a été particulièrement important dans la région de Londres et du sud-est de l’Angleterre (le Kent). Or les nombreux séquençages réalisés par les généticiens anglais ont révélé une augmentation importante de la fréquence du variant alpha, pour la première fois détectée le 20 septembre.

Cette association entre une augmentation de la fréquence des infections et une fréquence accrue du virus alpha a laissé penser que ce dernier était plus infectieux que les autres virus en action depuis le début de l’infection. Ce qui a conduit à utiliser le terme de variant.

La mutation est le processus naturel d’évolution du virus, variant ou pas. Jusqu’à la fin de l’année 2020, les mutations n’avaient pas eu un impact phénotypique.

Un variant dit préoccupant est un variant pour lequel il a été démontré, en comparant avec un ou plusieurs virus de référence :

- une augmentation de la transmissibilité ou un impact défavorable sur l’épidémiologie du COVID-19 ;

- une augmentation de la gravité ou un changement de présentation clinique ;

- Une diminution de l’efficacité des mesures de contrôle et de prévention mises en place.

On peut dire aussi qu’un variant préoccupant possède des mutations associées à des implications phénotypiques confirmées ou suspectées.