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Variants d’un virus, risques et vaccins

covid-19 vaccin virus
31 janvier 2021
Cédric
Cédric

Un point pour comprendre la structure et le fonctionnement du Sars-Cov2 et des virus de façon générale et comment des variants peuvent émerger de la souche originale. Je vous explique aussi le principe des vaccins à ARN ainsi que leurs bénéfices et efficacité face aux variants.

Le virus responsable du covid-19

Le Sars-Cov2 est le virus responsable de la maladie du covid-19. Ce coronavirus (due à la « couronne » de protéines présent à sa surface) est composé d’une enveloppe ronde ou ovale de 60 à 140nm de diamètre contenant de l’ARN, une molécule proche de l’ADN permettant de coder des protéines.

Pour en savoir plus sur l’émergence du covid-19 et d’autres virus c’est ici!

Le génome est constitué d’un ARN simple brin de 29 903 nucléotides codant 15 gènes dont 4 de structures: spike en surface, une protéine d’enveloppe, une de membrane et une protéine de nucléocapside (le noyau entourant le génome, ici d’ARN). Ce génome présente 79% d’homologie avec le SARS-CoV, virus responsable du SRAS syndrome respiratoire aigu sévère. Les virus à ARN mutent généralement plus simplement que ceux à ADN.

Pour comprendre le problème que peut poser un variant il faut d’abord comprendre le fonctionnement du virus:
Le Sars Cov2 à l’origine du covid-19 pénètre dans l’organisme via les voies aériennes, depuis le nez et la bouche. Une partie de sa protéine de surface (la région RBD de la protéine Spike) se fixe au récepteur humain ACE2 exprimé à la surface des cellules qui tapissent nos voies respiratoires.

ACE2, appelé enzyme de conversion de l’angiotensine 2 est présente sur les cellules des poumons, artères, cœur, reins et appareil digestif. L’angiotensine (à ne pas confondre avec ACE2!) permet de réguler la pression artérielle ainsi que l’équilibre entre les ions sodiums et l’eau.
Une autre protéine humaine (TMPRSS2) permet ensuite au virus de pénétrer dans la cellule. Une fois à l’intérieur, il utilise la machinerie cellulaire de l’hôte pour s’y multiplier. De nouveaux virions se forment et sont libérés lors de l’éclatement de la cellule permettant d’infecter de nouvelles cellules.

Les variants

Au cours des réplications, et donc des infections, le virus a des chances de voir son génome légèrement modifié par erreur, c’est ce qu’on appelle une mutation. D’après Emma Hodcroft, épidémiologiste à l’université de Berne « Il existe sans aucun doute des milliers de variants ». Une affirmation que semble confirmer les séquençages en Islande qui ont montré l’existence de 463 variants différents (ne comprenant pas le variant anglais), et ce uniquement en Islande.

De façon générale, et d’après les mécanismes de sélections naturelles, une mutation peut avoir des effets bénéfiques pour son porteurs (augmentation de la contagiosité pour un virus par exemple) qui vont donc lui donner un avantage et risque de se multiplier, plus ou moins rapidement, au cours du temps et prendre le pas sur la souche original.

Cela étant, la majorité des mutations sont sans conséquences, n’offrant ni avantage ni inconvénients au porteur. A contrario, d’autres mutations peuvent être délétères (diminution de la liaison avec la protéine d’entré de la cellule par exemple) et ne pourront donc mécaniquement pas se perpétuer de façon efficace.

Dans le cas du Sars Cov2, les mutations se produisent plutôt lentement (2 fois plus lent que la grippe) et portent principalement sur la glycoprotéine spike qui tapisse son enveloppe et lui permet de s’accrocher aux cellules humaines pour y pénétrer.

Parmi les différents variants, on retrouve le variant « anglais », VOC-202012/01, qui inquiète de plus en plus les pays Européen en ce moment. Ce variant se distingue de la souche de référence par 23 mutations dont plusieurs se trouve au niveau codant la protéine spike.

Carte des mutations du covid-19
Andrew Rambaut et al., Covid-19 Genomics Consortium U.K.
On retrouve 3 mutations caractérisées pour le moment offrant un avantage au variant anglais:

 

  • La mutation N501Y (substitution de l’asparagine 501 par une tyrosine) affecte la protéine Spike au niveau de son motif de liaison au récepteur RBD qui entre directement en contact avec le récepteur (humain et murin) ACE2, modifiant son interaction et donc la dynamique d’infection. Retrouvé dans les variants anglais, brésilien et sud africain.
  • La mutation P681H est adjacente au site de clivage de la furine, un emplacement connu permettant aussi l’entré du virus.
  • La délétion 69-70del a été décrite dans le contexte de l’évasion à la réponse immunitaire humaine.

Les données cliniques recueillies jusqu’ici confirmeraient que ce variant possède une capacité accrue de transmission (de 50 à 70% supérieure aux SARS-Cov-2 « classiques ») et pourrait être légèrement plus mortel d’après Patrick Vallance, conseiller scientifique en chef du gouvernement (en attente de confirmation par des études).

Modele de la protéine Spike du SARS-CoV-2 avec la mutation N501Y (gauche), qui affecte la liaison au recepteur humain ACE2 (vert; droit)
Covariants.org and CoVsurver

Le vaccin

Vous le savez probablement La vaccination consiste à protéger un individu contre une maladie en stimulant son système immunitaire. Les vaccins préventifs permettent de prévenir l’apparition d’une maladie d’origine infectieuse en administrant à un individu en bonne santé une forme atténuée ou inactivée d’un agent infectieux.

Il existe aussi des vaccins thérapeutiques permettent quant à eux d’aider le patient à lutter contre une maladie en cours comme le cancer mais dont on ne parlera pas ici.

En France la population est devenue défiante vis à vis de cet outil, tantôt à cause de l’échec de la campagne H1N1, tantôt à cause de l‘étude frauduleuse faisant lien entre le vaccin ROR et l’autisme de 1998 selon les analystes. Cette défiance est d’autant plus forte aujourd’hui avec les vaccins dit à ARN, utilisé à grande échelle pour la première fois (mais développé depuis plus de 10 ans, un premier essai clinique avait vu le jour en 2002 face au cancer).

La différence avec ces vaccins est qu’ils vont permettre à l’organisme de produire des fragments d’agents infectieux, l’ARN injecté codant pour les protéines du virus: ici la protéine Spike. La synthèse de cette protéine reste au niveau locale de l’injection et concerne donc surtout les cellules musculaires.

L’ARN étant plus long que la protéine qu’il code il a fallu utilisé des particules nanolipidiques pour enfermer l’ARN et le délivrer dans les cellules. Le fait d’utiliser de l’ARN permet de rester dans le cytoplasme de la cellule sans passer par le noyau afin de ne pas perturber l’ADN et donc le génome de l’hôte.

Enfin, les cellules qui produisent la protéine Spike suite à l’injection sont détruites par le système immunitaire. L’ARN étranger ne reste donc pas longtemps dans l’organisme : il produit juste ce qu’il faut pour entraîner le système immunitaire à réagir en cas d’infection par le virus avant d’être éliminé.

Les vaccins face aux variants

L’avantage des vaccins à ARN en période de pandémie, est leur rapidité de développement : l’ARN peut être synthétisé simplement contrairement à un virus vivant qu’il faut amplifié après avoir inactivé.

C’est aussi un avantage face aux différents variants qui peuvent exister! En effet il suffira de changer la séquence codante de l’ARN pour l’adapter aux mutations si le vaccin original est inefficace face aux formes mutées.

Pour le moment les vaccins de Moderna et Novavax sont efficace face au variant anglais. En revanche celui de Novavax est efficace à 48 % face au variant sud africain et le Moderna voit l’efficacité des anticorps 6 fois inférieur à la souche original et développe donc un nouveau vaccin spécifique de ce variant.

Pfizer et BioNTech sont efficace face aux deux variant, bien que le sud africain soit une fois encore plus résistant.

Pour le moment, les vaccins administrés comme les sérums d’AstraZeneca, de Johnson & Johnson ou les vaccins chinois (CoronoVac de Sinovac et les deux vaccins de Sinopharm) ne protègeraient pas contre le variant indien selon le directeur de l’Institut de génomique et de biologie intégrative de New Delhi Anurag Agrawal.

A l’heure actuelle pas de données ont été trouvé concernant le variant brésilien, la Haute autorité de santé à recommander « l’utilisation exclusive des vaccins à ARN messager » (Pfizer-BioNTech et Moderna) car jugés plus efficaces en Guyane, à Mayotte et à La Réunion, où ces variants représentaient 85 %, 83 % et 65 % des nouveaux cas la semaine du 10 avril.

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