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Suivi de l'évolution des variants du SARS-CoV-2

Cet article parle de comment les scientifiques suivent l'évolution des variants de COVID-19.

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La pandémie de COVID-19 est causée par un virus appelé SARS-CoV-2, qui fait partie d'une famille de virus connus sous le nom de coronavirus. Ce virus ressemble à un autre coronavirus qui a causé une épidémie connue sous le nom de SARS entre 2002 et 2004. Depuis son apparition, le SARS-CoV-2 a entraîné des millions de décès et de nombreux cas de maladie dans le monde. Avec l'épidémie, il y a eu une augmentation significative des informations génétiques sur ce virus, ce qui aide les scientifiques à en apprendre davantage sur son fonctionnement et comment le combattre.

Évolution du Virus

Comme beaucoup de virus à ARN, le SARS-CoV-2 peut changer rapidement. Ces changements se produisent généralement sur de courtes périodes, comme des mois ou des années. Cette évolution rapide signifie qu'à mesure que le virus se propage parmi les personnes, il peut s'adapter et créer de nouvelles versions de lui-même, appelées variants. Certains de ces variants peuvent se propager plus facilement, causer des maladies plus graves ou échapper aux réponses immunitaires des vaccins ou des infections passées.

Bien que la plupart des changements dans le virus ne soient pas significatifs, certains peuvent donner des avantages au virus, comme le rendre plus facile à transmettre d'une personne à une autre. La sélection naturelle favorise ces changements utiles. Le processus d'évolution du virus ajoute de la complexité parce qu'il peut changer tout en étant également transmis de personne à personne.

Compréhension de l'Histoire Génétique

Les scientifiques utilisent souvent un outil appelé arbre phylogénétique pour montrer comment différentes espèces, ou dans ce cas, variantes de virus, sont liées en fonction de leurs informations génétiques. À mesure que de nouvelles séquences génétiques de SARS-CoV-2 sont recueillies, la compréhension de la façon dont ces variantes sont connectées continue de croître. Cependant, la grande quantité de données génétiques peut rendre difficile la reconstitution d'une image claire de l'histoire du virus.

Différentes méthodes et analyses sont utilisées pour comparer ces séquences. Par exemple, certains chercheurs se concentrent sur la similarité globale entre les Génomes pour comprendre à quel point ils sont proches. En examinant des changements spécifiques dans le code génétique, ils peuvent identifier comment une variante peut avoir évolué à partir d'une autre.

Le Concept de Quasispecies Virales

Lorsque le virus se reproduit dans une personne infectée, il crée un groupe de variantes étroitement liées connu sous le nom de quasispecies. Ce concept vient d'une théorie qui montre comment des groupes d'ARN en cours de réplication peuvent changer et s'adapter au fil du temps. En termes simples, plutôt que de penser à un seul type de virus, les scientifiques voient un nuage de variants liés qui peuvent exister et coexister dans une population en même temps.

Étant donné cette compréhension, les chercheurs cherchent de nouvelles façons de représenter comment ces variants évoluent. En créant un modèle graphique appelé le Graphique d'Évolution des Variants (GEV), ils peuvent visualiser comment différents variants sont liés en fonction de leurs mutations. Dans ce graphique, chaque point représente un variant, et les lignes entre eux montrent comment ils sont liés par les changements qui ont eu lieu dans leur code génétique.

Le Nouveau Modèle Graphique

Le Graphique d'Évolution des Variants est conçu pour donner une image plus claire de l'évolution virale. Chaque variant peut être représenté comme un point, avec des connexions montrant comment un variant a évolué à partir d'un autre. Ce modèle peut également aider à suivre comment le virus se propage parmi les gens. En examinant les relations entre les variants et leurs hôtes correspondants, les chercheurs peuvent mieux comprendre les schémas de transmission.

Un aspect important de ce modèle est qu'il peut montrer quand les variants sont apparus pour la première fois. C'est crucial pour comprendre la chronologie de la pandémie et comment différents variants sont apparus. Grâce au GEV, les scientifiques peuvent également identifier les voies de transmission directe entre les individus, ce qui est important pour contrôler la propagation du virus.

Collecte et Analyse des Données Génétiques

Pour construire le Graphique d'Évolution des Variants, les chercheurs doivent collecter une quantité significative de données génétiques provenant d'individus infectés. Ils utilisent des bases de données qui compilent ces séquences de génome. En se concentrant sur des souches avec des informations génétiques de haute qualité et en s'assurant que les séquences ne contiennent pas de lacunes ou de parties inconnues, les chercheurs peuvent créer des modèles plus précis.

Une fois les données collectées, diverses techniques sont utilisées pour calculer comment les différents variants diffèrent les uns des autres. Par exemple, on peut calculer la distance d'édition pour comprendre le nombre exact de changements entre deux séquences génétiques. Cette méthode fournit une mesure claire de la proximité ou de la différence entre les variants.

Implications pour le Suivi des Maladies

Les informations tirées du Graphique d'Évolution des Variants peuvent aider les responsables de la santé publique à suivre la pandémie plus efficacement. En sachant quels variants sont présents et comment ils changent, les stratégies de vaccination et de traitement peuvent être ajustées. Cela peut également aider à identifier les "superpropagateurs", qui sont des individus capables d'infecter un plus grand nombre de personnes que la moyenne. Comprendre qui sont ces individus peut être crucial pour une intervention ciblée.

Conclusion

Le développement d'un Graphique d'Évolution des Variants et l'exploration des quasispecies virales représentent d'importantes avancées pour comprendre comment le SARS-CoV-2 évolue et se propage. Ce travail n'est pas seulement pertinent pour ce virus, mais peut aussi être appliqué à d'autres épidémies virales à l'avenir. En mettant continuellement à jour nos connaissances sur le virus et ses variants, nous pouvons mieux nous préparer aux défis actuels et futurs dans la gestion des maladies virales.

Cette approche offre une nouvelle perspective dans la recherche sur les maladies, permettant un suivi en temps réel des variants, une meilleure compréhension épidémiologique et des stratégies améliorées pour faire face aux épidémies. En fin de compte, les connaissances générées peuvent aider à garantir une réponse plus forte aux menaces sanitaires actuelles et futures, améliorant la santé publique dans le monde entier.

Source originale

Titre: Variant Evolution Graph: Can We Infer How SARS-CoV-2 Variants are Evolving?

Résumé: The SARS-CoV-2 virus has undergone mutations over time, leading to genetic diversity among circulating viral strains. This genetic diversity can affect the characteristics of the virus, including its transmissibility and the severity of symptoms in infected individuals. During the pandemic, this frequent mutation creates an enormous cloud of variants known as viral quasispecies. Most variation is lost due to the tight bottlenecks imposed by transmission and survival. Advancements in next-generation sequencing have facilitated the rapid and cost-effective production of complete viral genomes, enabling the ongoing monitoring of the evolution of the SARS-CoV-2 genome. However, inferring a reliable phylogeny from GISAID (the Global Initiative on Sharing All Influenza Data) is daunting due to the vast number of sequences. In the face of this complexity, this research proposes a new method of representing the evolutionary and epidemiological relationships among the SARS-CoV-2 variants inspired by quasispecies theory. We aim to build a Variant Evolution Graph (VEG), a novel way to model viral evolution in a local pandemic region based on the mutational distance of the genotypes of the variants. VEG is a directed acyclic graph and not necessarily a tree because a variant can evolve from more than one variant; here, the vertices represent the genotypes of the variants associated with their human hosts, and the edges represent the evolutionary relationships among these variants. A disease transmission network, DTN, which represents the transmission relationships among the hosts, is also proposed and derived from the VEG. We downloaded the genotypes of the variants recorded in GISAID, which are complete, have high coverage, and have a complete collection date from five countries: Somalia (22), Bhutan (102), Hungary (581), Iran (1334), and Nepal (1719). We ran our algorithm on these datasets to get the evolution history of the variants, build the variant evolution graph represented by the adjacency matrix, and infer the disease transmission network. Our research represents a novel and unprecedented contribution to the field of viral evolution, offering new insights and approaches not explored in prior studies.

Auteurs: Badhan Das, L. S. Heath

Dernière mise à jour: 2024-09-15 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.13.612805

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.13.612805.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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