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Covid-19 : la traque génomique du virus sur Nexstrain

Par Hugo Jalinière le 07.04.2020
A partir des données génomiques recueillies sur des milliers d'échantillons du virus SARS-CoV-2, la plateforme Nexstrain permet de reconstruire et de visualiser la chronologie et la diffusion spatiale de l'épidémie de Covid-19. Décryptage avec Samuel Alizon, directeur de recherche CNRS, spécialiste de la biologie évolutive des agents pathogènes.
Un virus ça mute un peu tout le temps. C'est même grâce à ça que la phylodynamie retrouve sa trace. Chaque fois qu'une particule virale (virion) se réplique dans une cellule, elle doit recopier son code génétique, une succession de 30.000 bases nucléiques de l'ARN, représentées par les lettres A, G, U, C. Mais ce système commet souvent des erreurs, remplaçant une lettre par une autre : ce sont les mutations. "Ce sont autant de traces qui s'accumulent dans les génomes du virus qui permettent de reconstituer la structure de l'épidémie, sa chronologie et sa diffusion spatiale", explique Samuel Alizon, directeur de recherche CNRS/IRD, spécialiste de l'écologie et de l'évolution des agents pahogènes. Il faut imaginer les milliards de milliards de virions du SARS-CoV-2 qui circulent parmi les humains comme une gigantesque famille, dans laquelle les mutations se transmettent de proche en proche. "Il s'agit d'établir des liens de parentés entre les échantillons séquencés. Plus leurs séquences se ressemblent, plus elles sont proches. Cela permet de reconstituer une sorte d'arbre généalogique : la phylogénie du virus", détaille Samuel Alizon (voir image ci-dessous).

La capture d'écran de la plateforme Nextstrain ci-dessus montre l'arbre phylogénétique du virus SARS-CoV-2. Chaque point représente ainsi l'une des 3425 séquences génétiques réalisées à partir d'échantillons prélevés chez des personnes infectées. Chaque couleur représente le pays où le virus a été prélevé et séquencé : la Chine en violet, les Etats-Unis en rouge, le Royaume-Uni en jaune, les pays de l'Union européenne en vert, etc. En tout, 57 pays sont inscrits, avec une surreprésentation des pays qui ont les plus fortes capacités de test et de séquençage.

Ci-dessous, un zoom sur un groupe de plusieurs embranchements, un clade, dont l'ancêtre commun est une souche française datée du 27 février. Onze descendants ont été identifiés : trois en Islande, quatre au Sénégal et quatre en France (cliquer sur l'image pour l'agrandir).


"Nextstrain est un outil collaboratif de visualisation de l'information des génomes viraux en temps presque réel puisqu'il est implémenté au fur et à mesure. Ça sert d'abord à nettoyer les données génétiques, puis à établir la phylogénie du virus grâce à des modèles statistiques qui traitent les jeux de séquences. Ce sont deux étapes très robustes", précise Samuel Alizon. "Ça permet ensuite de dater les événements de façon assez puissante. La date du séquençage est une aide, certes, mais elle ne suffit pas à estimer quand ont été infectées les personnes, ni à qui elle a eu le temps de le transmettre, poursuit le chercheur. Enfin, l'analyse va reconstituer la diffusion spatiale de l'épidémie, avec une moindre fiabilité toutefois."

Comme outil de visualisation, la plateforme Nextstrain est relativement accessible au néophyte pour explorer cette phylogénie, avec les dates approximatives d'introduction du virus dans tel ou tel pays par exemple.