Pour étudier les résultats de la propagation du virus, les chercheurs ont placé de petites quantités d'un virus sur des boîtes de Pétri abritant des populations de différentes espèces de Caenorhabditis pour voir si le virus pouvait se répliquer. Crédit :David Kennedy, Penn State
Pourquoi le virus SARS-CoV-2 a-t-il ravagé la population humaine mondiale, mais pas de nombreux autres virus animaux ? En utilisant des vers nématodes comme modèle, des chercheurs de Penn State ont mené une série d'expériences pour étudier les facteurs influençant les résultats de la maladie des événements de propagation du virus. Ils ont découvert que l'espèce de l'hôte influence si un virus décollera dans une nouvelle population. Par exemple, certaines espèces ne sont jamais infectées, tandis que d'autres le sont et transmettent facilement le virus à d'autres individus de l'espèce.
"Les agents pathogènes se répandent sur les humains avec une fréquence quelque peu alarmante, et une tonne de recherches formidables ont été menées pour déterminer où et quand le débordement est le plus probable", a déclaré David Kennedy, professeur adjoint de biologie. "Cependant, étudier expérimentalement la propagation du virus en laboratoire pour comprendre la probabilité qu'un virus soit transmissible à un nouvel hôte est extrêmement difficile, en particulier avec la réplication nécessaire pour obtenir des informations scientifiques."
Clara Shaw, une chercheuse postdoctorale à Penn State, qui commence un nouveau poste en janvier en tant que professeure adjointe à l'Université du Minnesota Duluth, a noté que les vers sont un système expérimental puissant.
"Vous pouvez avoir une population entière d'hôtes dans une seule boîte de Pétri, et vous pouvez adapter 50 populations répétées dans un espace de la taille d'une boîte à chaussures", a déclaré Shaw. "Ce système ver-virus peut permettre l'étude minutieuse nécessaire pour déterminer quels événements de débordement sont susceptibles de devenir le prochain COVID-19, et lesquels sont moins préoccupants pour la santé humaine et animale."
Pour mener leur étude, qui a été publiée le 21 septembre dans Proceedings of the Royal Society B , les chercheurs ont utilisé des espèces de vers nématodes du genre Caenorhabditis. L'un d'entre eux, Caenorhabditis elegans (C. elegans), est couramment utilisé dans d'autres types d'expériences biologiques.
Pour déterminer d'abord si le genre Caenorhabditis serait un système utile pour étudier l'écologie et l'évolution des sauts d'hôte de virus, l'équipe a examiné la sensibilité de 44 espèces de Caenorhabditis à l'infection par le virus d'Orsay, un virus connu pour infecter le C bien étudié .elegans espèce, mais pas documenté pour se produire dans d'autres espèces. Ils ont placé de petites quantités de virus sur des boîtes de Pétri abritant des populations de différentes espèces de Caenorhabditis pour voir si le virus pouvait se répliquer. Sur les 44 espèces testées, 14 espèces étaient sensibles au virus d'Orsay.
Clara Shaw, chercheuse postdoctorale à Penn State, qui commence un nouveau poste en janvier en tant que professeure adjointe à l'Université du Minnesota Duluth, a noté que les vers sont un système expérimental puissant. "Vous pouvez avoir une population entière d'hôtes dans une seule boîte de Pétri, et vous pouvez adapter 50 populations répétées dans un espace de la taille d'une boîte à chaussures", a déclaré Shaw. Crédit :Clara Shaw, État de Pennsylvanie
En utilisant ces 14 espèces de vers sensibles, l'équipe a ensuite évalué si ces espèces étaient capables de transmettre le virus en transplantant un sous-ensemble de vers exposés au virus dans un habitat exempt de virus pour se reproduire et potentiellement transmettre le virus à la progéniture. Ce processus a été répété pour déterminer combien de temps le virus a pu persister et s'il a pu persister indéfiniment.
"Nous avons montré que dans ce genre unique, différentes espèces hôtes présentaient toute la gamme des résultats possibles suite à une exposition à un nouvel agent pathogène", explique Kennedy.
"Certains n'ont jamais été infectés ; certains ont été infectés mais n'ont pas pu transmettre le virus ; certains ont été infectés et ont transmis le virus à des niveaux si bas que l'agent pathogène a finalement disparu ; et certains ont été infectés et ont transmis le virus suffisamment bien pour maintenir le virus indéfiniment . C'est la matière première nécessaire pour répondre à la question de savoir pourquoi certains événements de débordement conduisent à des sauts d'hôtes et à de nouvelles maladies tandis que d'autres s'éteignent d'eux-mêmes sans aucune intervention extérieure."
Plus précisément, l'équipe a découvert que les espèces hôtes plus étroitement liées à C. elegans - l'hôte natif du virus - étaient plus sensibles à l'infection, et que les hôtes étroitement liés les uns aux autres avaient des susceptibilités plus similaires, quelle que soit leur relation avec C. elegans. .
"Ces modèles de susceptibilité peuvent être dus au fait que des hôtes étroitement liés ont probablement des récepteurs similaires pour la fixation des virus, des environnements intra-hôte similaires pour que les virus puissent naviguer et des défenses similaires contre les virus", explique Shaw.
Kennedy a noté que sans un bon système modèle pour étudier la propagation du virus, il a été difficile de comprendre quels facteurs facilitent les nouvelles épidémies et comment l'évolution se déroule dans les agents pathogènes émergents.
Il dit que "ces vers peuvent être utilisés non seulement pour sonder l'impact de l'écologie sur le débordement et l'émergence, mais aussi pour mieux comprendre comment et pourquoi les schémas de débordement et d'émergence peuvent différer d'un hôte à l'autre". Comment les maladies passent-elles d'une espèce à l'autre ?
