Comment les variants de SARS-CoV-2 sont-ils sélectionnés ?

Publié par Isabelle le 25/06/2022 à 13:00
Source: CNRS INSB

© François Blanquart
Les variants préoccupants de SARS-CoV-2 comme Alpha, Delta ou Omicron se sont répandus rapidement dans le monde entier. Leur succès évolutif dépend de façon complexe du nombre de personnes qu'un individu (Le Wiktionnaire est un projet de dictionnaire libre et gratuit similaire à Wikipédia (tous deux...) atteint par le virus (Un virus est une entité biologique qui nécessite une cellule hôte, dont il utilise...) infecte à son tour, du timing de ces infections, et de la fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un...) des contacts. Un article paru dans la revue eLife clarifie ces relations grâce à la modélisation mathématique, et permet de mieux comprendre les caractéristiques de ces variants.

Les mutations du virus SARS-CoV-2 ont conduit à l'émergence de variants préoccupants, comme Alpha, Delta et plus récemment Omicron. Ces souches portent des modifications génétiques qui permettent au virus de se propager plus facilement et peuvent modifier la gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) de la maladie (La maladie est une altération des fonctions ou de la santé d'un organisme vivant, animal...) qu'il provoque. Ces variants ont entraîné des augmentations du nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) d'infections, appelées vagues épidémiques, dans de nombreuses régions du monde (Le mot monde peut désigner :).

Le suivi des nouveaux variants préoccupants est crucial pour anticiper ces dynamiques épidémiques. Pour ce faire, les scientifiques estiment le nombre d'individus qu'une personne atteinte du virus peut infecter, également connu sous le nom de "nombre d'infection secondaire". Ils peuvent également estimer le timing où un individu infecté transmet le virus à d'autres au cours de l'infection. Ces deux mesures aident à déterminer la vitesse (On distingue :) et l'ampleur d'une épidémie causée par un nouveau variant. Plus le nouveau variant infecte de personnes et plus il se propage rapidement, plus il est susceptible de remplacer les souches existantes du virus.

Jusqu'à présent, la plupart des études ont supposé que le meilleur taux de croissance d'un nouveau variant dépend uniquement du plus grand nombre d'infections secondaires qu'il engendre. Le timing des infections secondaires n'est souvent pas pris en compte. Pour y remédier, les scientifiques ont construit un modèle mathématique (Un modèle mathématique est une traduction de la réalité pour pouvoir lui appliquer les outils,...) qui combine ces deux paramètres pour déterminer le taux de croissance de nouvelles souches virales.

Le modèle montre que les variants qui engendrent rapidement de nouvelles infections secondaires ont un plus grand avantage de croissance par rapport aux souches existantes lorsque le virus se transmet plus facilement entre les individus et que l'épidémie se propage rapidement. A l'inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de...), lorsqu'il y a moins de transmission et que l'épidémie décroit, les variants qui mettent plus de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) à engendrer de nouvelles infections ont un avantage. Par exemple, lorsque des mesures de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de...) comme le port de masque ou la distanciation sociale sont en place, un variant créant de nouvelles infections plus tardivement peut être avantagé.

Les scientifiques ont appliqué leur modèle aux données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...) des épidémies de variants Alpha et Delta au Royaume-Uni. Ils ont inféré qu'Alpha et Delta ne modifiaient pas le timing des infections secondaires par rapport aux souches précédemment en circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles...). Mais le variant Alpha a un avantage de transmission estimé de 54 % par rapport aux souches précédentes et le variant Delta a un avantage de transmission de 140 % par rapport à Alpha.

Ces résultats suggèrent que le moment des infections secondaires et les taux de transmission jouent tous deux un rôle important sur la vitesse avec laquelle un virus se propage. Ce nouveau modèle mathématique pourra aider les épidémiologistes à mieux prédire la trajectoire (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et...) des nouveaux variants de SARS-CoV-2 et à déterminer comment contrôler au mieux leur propagation.


Pourquoi la sélection sur les variants dépend-elle de la vitesse de l'épidémie ?
En haut, différents profils de transmission sont illustrés. Le profil de transmission est le taux de transmission d'un individu infecté en fonction du temps depuis son infection, illustré en ligne continue pour les souches "historiques". Il est typiquement maximum aux alentours de 5 jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) après l'infection. Les variants modifient ce profil et peuvent conférer plus de transmission (ligne en tireté) ou bien une transmission plus précoce (ligne en pointillés).
Le panneau du bas présente les distributions des temps depuis l'infection chez les individus infectés de la population pour une épidémie rapide ou lente (La Lente est une rivière de la Toscane.). Une épidémie rapide résulte en une majorité d'individus infectés récemment et une plus forte sélection sur la transmission précoce.
© François Blanquart.

Pour en savoir plus:
Selection for infectivity profiles in slow and fast epidemics, and the rise of SARS-CoV-2 variants.
Blanquart F, Hozé N, Cowling BJ, Débarre F, Cauchemez S.
Elife. 19 mai 2022. doi: 10.7554/eLife.75791.

Laboratoires:
- Centre interdisciplinaire (Un travail interdisciplinaire intègre des concepts provenant de différentes disciplines.) de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) en biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant....) - CIRB[/b] (CNRS/Inserm/Collège de France/PSL) - 11 place Marcelin Berthelot. 75005 Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région...).
- Génomique (La génomique est une discipline de la biologie moderne. Elle étudie le fonctionnement...) évolutive, modélisation et santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste...) - GEMS[/b] (Institut Pasteur/CNRS) - Institut Pasteur (L’Institut Pasteur est une fondation française privée à but non lucratif qui...). 28 rue (La rue est un espace de circulation dans la ville qui dessert les logements et les lieux...) du Docteur Roux. 75724 PARIS CEDEX 15.

Contacts:
- François Blanquart - Chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...) au Centre interdisciplinaire de recherche en biologie (CIRB) - francois.blanquart at college-de-france.fr
- Simon Cauchemez - Responsable de l'unité de Modélisation mathématique des maladies infectieuses
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