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Une nouvelle vision de l’évolution interpandémique du virus influenza A

Publié le 23.11.2006

L’évolution du virus grippal influenza A a été étudiée par des chercheurs du "National Center for Biotechnology Information", du "Forgaty International Center" et du "Center for Infectious Disease Dynamics" [1]. Une large collection de souches H3N2 et H1N1, isolées entre 1995 et 2005, et séquencées dans le cadre du projet "Influenza Genome Sequencing Project" financé par le "National Institute of Allergy and Infectious Disease" a été fournie aux chercheurs [2]. Les isolats avaient été collectés dans l’état de New York et en Nouvelle-Zélande. Les objectifs de cette étude étaient de comprendre l’évolution inter-pandémique du virus influenza A, notamment le rôle relatif de la sélection positive dans l’évolution du gène de l’hémagglutinine pour en déduire les implications dans la surveillance épidémiologique et la formulation des vaccins.

Jusqu’à présent, on pensait que le virus grippal évoluait selon un procédé darwinien classique : l’hémagglutine évoluait de manière continue, afin d’échapper au système immunitaire de l’hôte, engendrant par là-même un avantage sélectif qui permettait d’éliminer les virus compétiteurs. Or, les résultats de cette étude montrent que l’évolution de l’hémagglutinine HA comprend de longs intervalles de latence au cours desquels la séquence évolue de façon neutre sans modification antigénique de la protéine et les lignées co-circulantes ne sont que lentement éliminées. Ces longs intervalles sont ponctués par de courtes périodes d’évolution rapide de la protéine au cours desquelles s’exerce une sélection positive sur le gène de l’hémagglutinine avec l’émergence de lignées dominantes et l’élimination des lignées pré-existantes. Cette évolution rapide s’accompagne de nombreuses substitutions d’acides aminés au niveau de l’épitope de l’hémagglutinine.

En outre, cette étude montre qu’un certain nombre des substitutions entraînant une modification de l’épitope de l’hémagglutinine surviennent de manière parallèle dans des lignées indépendantes. Ceci suggère qu’il existe un nombre limité de voies possibles d’évolution conduisant à un changement antigénique. La souche qui devient dominante émergerait d’une souche circulant à faible fréquence, par le remplacement d’un dernier acide aminé qui complète un ensemble de mutations requises pour générer un changement antigénique significatif et échapper au système immunitaire de l’hôte.

A la différence du sous-type H3N2, l’évolution de l’hémagglutine du sous-type H1N1 ne semble pas être ponctuée par des intervalles de sélection positive. Ainsi, la prépondérance du sous-type H1N1 au cours de certaines saisons serait seulement le résultat d’un décroissement de la valeur adaptative relative des lignées H3N2 dominantes, car la proportion d’hôtes sensibles au virus H3N2 diminue pendant les périodes de latence, alors que la proportion d’individus n’ayant pas été exposés à H1N1 augmente.

Les implications de ces résultats pour la surveillance épidémiologique et la formulation des vaccins sont les suivantes :
- La prédiction précise de la souche dominante pendant les périodes de changements rapides de la valeur adaptative et donc le choix de la souche vaccinale se révèlent être de vrais challenges. En effet, les intervalles de temps sont courts avec peu de substitutions d’acides aminés. De plus, il est possible que de nouveaux variants deviennent dominants alors qu’ils sont génétiquement différents mais pas sérologiquement. Il est donc nécessaire de prêter attention à des souches qui ont accumulé des remplacements d’acides aminés dans la région de l’épitope même si le test d’inhibition de l’hémagglutinine ne permet pas de détecter de changement sérologique.
- Par ailleurs, puisque pendant les intervalles de latence, les lignées à faible fréquence prolifèrent et que n’importe laquelle peut devenir la prochaine lignée dominante, le séquençage d’un plus grand nombre d’isolats améliorerait les méthodes de surveillance. Un plus grand échantillonnage permettrait également de détecter d’éventuelles substitutions parallèles qui pourraient être le signe précoce de fixation de mutations par sélection, conduisant à une amélioration de la valeur adaptative.

Cette nouvelle vision de l’évolution du virus influenza A demande à être affinée et complétée par le séquençage à plus grande échelle de différents virus influenza A.

Long intervals of stasis punctuated by bursts of positive selection in the seasonal evolution of influenza A virus

Notes

[1] Wolf, Yuri I. « Long intervals of stasis punctuated by bursts of positive selection in the seasonal evolution of influenza A virus ». Biology Direct [En ligne] 1:34 (2006) (26 octobre 2006). http://www.biology-direct.com/conte... (page consultée le 23 novembre 2006)

[2] Cette collection comportait l’avantage d’être peu ou pas biaisée dans la mesure où toutes les souches isolées ont été séquencées et pas seulement celles représentant un nouveau sérotype comme cela est normalement fait dans le cadre d’un programme de surveillance nationale.