La transmission aller-retour du SRAS-CoV-2 entre les humains et d’autres mammifères augmente le risque de nouvelles variantes et menace les efforts de contrôle du COVID-19. Une nouvelle étude, publiée aujourd’hui dans Actes de la Royal Society B, a utilisé une nouvelle approche de modélisation pour prédire la capacité zoonotique de 5 400 espèces de mammifères, étendant la capacité prédictive d’un ordre de grandeur. Parmi les espèces à haut risque signalées, beaucoup vivent à proximité de personnes et dans des points chauds de COVID-19.
Les données limitées sur l’ACE2, le récepteur cellulaire auquel le SARS-CoV-2 se lie chez les animaux, constituent un goulot d’étranglement majeur pour prédire les espèces de mammifères à haut risque. L’ACE2 permet au SARS-CoV-2 d’entrer dans les cellules hôtes et se trouve dans tous les principaux groupes de vertébrés. Il est probable que tous les vertébrés possèdent des récepteurs ACE2, mais les séquences n’étaient disponibles que pour 326 espèces.
Pour surmonter cet obstacle, l’équipe a développé un modèle d’apprentissage automatique qui combinait des données sur les traits biologiques de 5 400 espèces de mammifères avec des données disponibles sur ACE2. L’objectif : identifier les espèces de mammifères avec une « capacité zoonotique » élevée – la capacité d’être infecté par le SRAS-CoV-2 et de le transmettre à d’autres animaux et humains. La méthode qu’ils ont développée pourrait aider à étendre la capacité prédictive des systèmes de maladies au-delà de COVID-19.
Le co-auteur principal Ilya Fischhoff, associé postdoctoral au Cary Institute of Ecosystem Studies, commente : « Le SARS-CoV-2, le virus qui cause le COVID-19, est originaire d’un animal avant de passer aux humains. Maintenant, les gens ont causé les infections de retour chez une variété de mammifères, y compris ceux élevés dans les fermes, les zoos et même nos maisons. Savoir quels mammifères sont capables de nous réinfecter est essentiel pour prévenir les infections de retour et les nouvelles variantes dangereuses.
Lorsqu’un virus passe de l’homme à l’animal et revient à l’homme, cela s’appelle un débordement secondaire. Ce phénomène peut accélérer l’établissement de nouvelles variantes chez l’homme qui sont plus virulentes et moins sensibles aux vaccins. Un débordement secondaire du SARS-CoV-2 a déjà été signalé parmi les visons d’élevage au Danemark et aux Pays-Bas, où il a conduit à au moins une nouvelle variante du SARS-CoV-2.
L’auteur principal et écologiste des maladies du Cary Institute, Barbara Han, a déclaré : « Le débordement secondaire permet au SARS-CoV-2 établi dans de nouveaux hôtes de transmettre des souches potentiellement plus infectieuses aux humains. L’identification des espèces de mammifères qui transmettent efficacement le SARS-CoV-2 est un étape importante pour guider la surveillance et empêcher le virus de circuler continuellement entre les humains et les autres animaux, ce qui rend le contrôle de la maladie encore plus coûteux et difficile. »
La liaison aux récepteurs ACE2 n’est pas toujours suffisante pour faciliter la réplication, l’excrétion et la transmission virale du SRAS-CoV-2. L’équipe a entraîné ses modèles sur un seuil de force de liaison conservateur informé par les séquences d’acides aminés ACE2 publiées de vertébrés, analysées à l’aide d’un outil logiciel appelé HADDOCK (High Ambiguity Driven protein-protein DOCKing). Ce logiciel a noté chaque espèce sur la force de liaison prévue; une liaison plus forte favorise probablement une infection réussie et une excrétion virale.
Le co-auteur principal et analyste postdoctoral du Cary Institute, Adrian Castellanos, déclare : « Le récepteur ACE2 remplit des fonctions importantes et est courant chez les vertébrés. Il est probable qu’il ait évolué chez les animaux aux côtés d’autres traits écologiques et biologiques. En comparant les traits biologiques d’espèces connues. d’avoir le récepteur ACE2 avec des caractéristiques d’autres espèces de mammifères, nous pouvons faire des prédictions sur leur capacité à transmettre le SARS-CoV-2. »
Cette approche de modélisation combinée a prédit la capacité zoonotique des espèces de mammifères connues pour transmettre avec une précision de 72 % et a identifié de nombreuses espèces de mammifères supplémentaires susceptibles de transmettre le SRAS-CoV-2. Les prédictions correspondaient aux résultats observés pour le cerf de Virginie, le vison, les chiens viverrins, le léopard des neiges et autres. Le modèle a révélé que les espèces de mammifères les plus risquées étaient souvent celles qui vivent dans des paysages perturbés et à proximité des humains, y compris les animaux domestiques, le bétail et les animaux qui sont commercialisés et chassés.
Les 10 % supérieurs d’espèces à haut risque couvraient 13 ordres. Les primates devaient avoir la capacité zoonotique la plus élevée et la plus forte liaison virale parmi les groupes de mammifères. Les buffles d’eau, élevés pour la production laitière et l’agriculture, présentaient le risque le plus élevé parmi le bétail. Le modèle a également prédit un potentiel zoonotique élevé chez les mammifères vivants commercialisés, notamment les macaques, les ours noirs d’Asie, les jaguars et les pangolins, soulignant les risques posés par les marchés vivants et le commerce des espèces sauvages.
Le SRAS-CoV-2 présente également des défis pour la conservation de la faune. L’infection a déjà été confirmée chez les gorilles des plaines occidentales. Pour les espèces charismatiques à haut risque comme les gorilles de montagne, une infection par retour de flamme pourrait se produire par le biais de l’écotourisme. Les grizzlis, les ours polaires et les loups, tous dans le 90e centile de la capacité zoonotique prévue, sont fréquemment traités par les biologistes à des fins de recherche et de gestion.
Han explique : « Notre modèle est le seul qui a été capable de faire des prédictions de risque pour presque toutes les espèces de mammifères. Chaque fois que nous entendons parler d’une nouvelle espèce trouvée positive au SARS-CoV-2, nous revisitons notre liste et trouvons qu’elles sont classées. élevé. Les léopards des neiges avaient un score de risque autour du 80e centile. Nous savons maintenant qu’ils font partie des espèces sauvages qui pourraient mourir de COVID-19. «
Les personnes travaillant à proximité de mammifères à haut risque doivent prendre des précautions supplémentaires pour empêcher la propagation du SRAS-CoV-2. Cela comprend la priorisation des vaccinations chez les vétérinaires, les gardiens de zoo, les préposés aux animaux et les autres personnes en contact régulier avec les animaux. Les résultats peuvent également guider des stratégies de vaccination ciblées pour les mammifères à risque.
Han conclut : « Nous avons découvert que les espèces de mammifères les plus risquées sont souvent celles qui vivent à nos côtés. Il est essentiel de cibler ces espèces pour une validation supplémentaire en laboratoire et une surveillance sur le terrain. traits des animaux et des agents pathogènes. Une itération plus efficace entre les prédictions informatiques, l’analyse en laboratoire et la surveillance des animaux nous aidera à mieux comprendre ce qui permet le débordement, le débordement et la transmission secondaire – des informations qui sont nécessaires pour guider la réponse à une pandémie zoonotique aujourd’hui et à l’avenir.
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