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Quel est l'intérêt de la taxonomie des virus ?

Stuart Siddell et Andrew Davison du Comité international sur la taxonomie des virus (ICTV), un membre du comité de l'ISC de l'Union internationale des sociétés de microbiologie, examinent comment les virus obtiennent leurs noms et pourquoi ces noms sont importants.

Le partage des connaissances et l'engagement du public sont essentiels pour trouver des solutions aux crises en cascade causées par la pandémie de SRAS-CoV-2. Cet article fait partie d'une série de blogs ISC, qui vise à mettre en évidence certaines des dernières publications, initiatives et découvertes liées à COVID-19 des membres de l'ISC.

« Le point de vue est souvent défendu que les sciences devraient être construites sur des concepts de base clairs et bien définis. En réalité, aucune science, pas même la plus exacte, ne part de telles définitions. Le vrai début de l'activité scientifique consiste plutôt à décrire les phénomènes puis à procéder à leur regroupement, à leur classement et à leur corrélation.

Freud S. (1915). « Les instincts et leurs vicissitudes », dans : L'édition standard des œuvres psychologiques complètes de Sigmund Freud (Vol. 14), Strachey J., éditeur. (Londres : The Hogarth Press).

La taxonomie – la discipline consistant à classer et à nommer les choses – est le fondement de toutes les sciences. Cela a été reconnu par Sigmund Freud (1856-1939) en tant que taxonomiste psychologique, Dmitri Mendeleev (1834-1907) en tant que taxonomiste chimique et Victor Goldschmidt (1888-1947) en tant que taxonomiste des minéraux, et est aujourd'hui reconnu par les scientifiques du CERN en tant que taxonomistes. de la physique des particules. Cependant, pour la plupart des gens, la taxonomie se rapporte à la biologie - aux organismes qui se reproduisent et évoluent. Cette taxonomie implique généralement des plantes, des animaux et des bactéries, mais les virus font également partie de cette catégorie. En effet, en raison de leur diversité et de leur abondance spectaculaires, les virus sont à la fois un défi et une opportunité pour les taxonomistes.

"Les mécanismes évolutifs expliquent l'unité et la diversité de toutes les espèces sur Terre."

Reece JB, et al. (2014). Chapitre 1. L'évolution, les thèmes de la biologie et la recherche scientifique. Dans Campbell Biologie (10th éd.), Campbell N. et al., éditeurs. (Boston : Pearson).

Pourquoi la taxonomie des virus est-elle importante ?

La taxonomie des virus est importante car elle permet de placer les caractéristiques cliniques, biologiques et évolutives d'un virus dans un cadre qui accueille et connecte tous les virus. La compréhension que cela apporte a une immense valeur pratique. Par exemple, lorsqu'un virus émerge chez l'homme à partir d'un réservoir animal, une perspective taxonomique nous met dans une bien meilleure position pour déterminer comment il est originaire, de quel hôte il a émergé, comment il se réplique, comment il provoque la maladie et comment les humains réagissent. d'être infecté. En conséquence, nous sommes bien mieux placés pour concevoir des traitements et produire des vaccins.

Le nouveau coronavirus, le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), qui est actuellement à l'origine de la pandémie de COVID-19, en est un exemple. La taxonomie nous a permis de comprendre que l'hôte naturel de ce virus est probablement la chauve-souris et que son matériel génétique (génome) a évolué par épissage de différents génomes parentaux (recombinaison génétique). De plus, en sachant que le nouveau coronavirus est étroitement lié au coronavirus du SRAS apparu en 2003, il a été possible de réutiliser des médicaments antiviraux tels que le remdesivir pour le traitement du COVID-19.1 et de suivre l'exemple selon lequel les anticorps monoclonaux générés à partir des cellules d'un patient infecté par le coronavirus de 2003 peuvent être utiles dans le traitement des patients COVID-19 en 20202.   

En décembre 2019, un nouveau coronavirus est apparu à Wuhan, en Chine. Le virus est étroitement lié au coronavirus du SRAS de 2003 et a donc été nommé coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère 2. Le SRAS-CoV-2 est l'agent causal de la maladie infectieuse du coronavirus 2019 (COVID-19). Fin juin 2020, le SARS-CoV-2 avait infecté plus de 10 millions de personnes dans le monde et il y avait eu plus de 500,000 19 décès associés au COVID-XNUMX.

Comment les virus sont-ils classés ?

Comme d'autres organismes, les virus sont classés en groupes appelés taxons en fonction de leurs similitudes et de leurs dissemblances. Le rang le plus bas est l'espèce. Ceux-ci sont regroupés en genres, et ainsi de suite en familles, ordres, classes, phylums, royaumes et royaumes. Dans l'ensemble, il existe une structure hiérarchique de 15 rangs qui englobe tout le spectre de la diversité virale, s'étendant sur une période évolutive allant de l'apparition des virus à nos jours.3.

La classification des virus est traditionnellement un système descriptif basé principalement sur des caractères externes (phénotypiques) – la taille et la forme d'une particule virale, la gamme d'hôtes infectés et les maladies associées à l'infection. Avec l'invention de technologies de séquençage de l'ADN toujours plus puissantes, la classification des virus est progressivement devenue une branche de la science de l'évolution. Ce changement s'est accéléré ces dernières années en raison du séquençage à haut débit d'échantillons environnementaux (métagénomique), qui a conduit à la détection d'une gamme étonnante de virus. En raison de ces avancées et du fait que nous ne savons rien de ces virus hormis leur génome, le regroupement des virus en fonction des relations entre leurs séquences protéiques et nucléiques (phylogénétique) est devenu un moyen clé de définir les taxons.

Il y a encore beaucoup de questions - par exemple, comment les taxons que nous créons sont-ils liés aux populations de virus que nous voyons dans la nature, et pouvons-nous reconstituer de manière fiable l'histoire de l'évolution précoce des virus en utilisant uniquement des informations sur les séquences ? Néanmoins, il est clair que nous entrons dans une nouvelle ère qui nous aidera à mieux comprendre la totalité des virus, leurs interactions complexes avec leurs hôtes et leurs rôles dans les écosystèmes naturels.

"La taxonomie est décrite parfois comme une science et parfois comme un art, mais c'est vraiment un champ de bataille."

Bryson B. (2003). Dans une courte histoire de presque tout (New York City, The Broadway Press).

Comment les taxons de virus sont-ils nommés ?

Lorsqu'elle est associée à un bon système pour nommer les taxons, la classification des virus fournit un puissant langage de communication - en classe, en laboratoire, à l'hôpital, avec les organismes de réglementation et avec le public. Le Comité international de taxonomie des virus (ICTV) est responsable du développement de ce système. Il existe des règles pour nommer les taxons, en particulier les terminaisons utilisées pour désigner les différents rangs et le format dans lequel les noms sont écrits. Les noms de taxons autres que les espèces sont standardisés depuis longtemps, et l'ICTV vise désormais activement à standardiser les noms d'espèces pour faire face au grand nombre de virus nouvellement découverts qui devront être classés et nommés à l'avenir. Cette nomenclature se composera très probablement de deux mots (un binôme) - le nom du genre suivi d'une épithète d'espèce - comme décrit pour la première fois par Carl Linnaeus (1707-1778) il y a près de 300 ans.

Une chose est sûre : la taxonomie des virus se poursuivra sur des passions passionnantes et des débats intenses !

Comment les virus et les maladies virales sont-ils nommés ?

Contrairement aux taxons de virus, qui sont nommés par l'ICTV, les noms de virus sont choisis par les experts qui découvrent et recherchent les virus. Ils ne sont valables que dans la mesure où ils sont acceptés et utilisés par la communauté concernée. Il n'y a pas de règles pour régir cela, mais généralement, les virus tirent leur nom de leurs hôtes, de l'emplacement dans lequel ils ont été isolés pour la première fois, des manifestations des maladies qu'ils provoquent, de leurs caractères phénotypiques ou de combinaisons de ces éléments. Il est surprenant qu'en dépit de l'absence de réglementation, les virologues semblent travailler intuitivement dans un ensemble de règles non écrites, en utilisant un nombre limité de modèles de nommage qui permettent de distinguer le virus, l'espèce virale et la maladie. Parfois, cela fonctionne bien – le virus varicelle-zona appartient à l'espèce Alphaherpèsvirus humain 3 et provoque la varicelle (bien qu'il ne s'agisse pas d'un virus de la « variole »). À l'occasion, le système est moins efficace - le virus de l'encéphalite japonaise appartient à l'espèce virus de l'encéphalite japonaise et provoque l'encéphalite japonaise.

La désignation de nouvelles maladies virales est également un processus plutôt aléatoire. Lorsque le virus infecte les humains et provoque une maladie, l'Organisation mondiale de la santé (OMS) recommande que les noms des maladies soient basés sur les symptômes de la maladie et, si le virus qui cause la maladie est connu, il devrait faire partie du nom. D'un autre côté, le nom ne doit pas inclure de lieux géographiques, de noms de personnes, de références culturelles, démographiques, industrielles ou professionnelles, ni de termes pouvant inciter à une peur indue. Si ces directives ne sont pas suivies, l'OMS elle-même peut publier un nom provisoire, qui sera normalement confirmé plus tard dans la Classification internationale des maladies.

"Averti, prévenu, être prêt, c'est la moitié de la victoire."

Miguel de Cervantes Saavedra (1856). « Aventures de Don Quichotte de la Manche ». Dans Penguin Classics; Édition Rev Ed, 2003, (Londres : Penguin Books).

Perspective

Les virus ont de petits génomes, des temps de génération courts et, au moins dans le cas des virus à ARN, des enzymes de réplication qui ont tendance à faire des erreurs. Par conséquent, ils évoluent beaucoup plus rapidement que les autres organismes. Cela offre des opportunités uniques pour étudier l'évolution des populations de virus en circulation (microévolution) ainsi que l'évolution des virus sur des périodes beaucoup plus longues (macroévolution). Tout comme les virus ont éclairé de larges aspects de la biologie, par exemple en nous permettant de disséquer le fonctionnement des cellules qu'ils infectent, ils offrent également l'occasion de tester sur route les méthodes taxonomiques utilisées dans toute la biologie, y compris les approches pour aligner les séquences, prédire les fonctions de protéines très divergentes et évaluer la robustesse des programmes de reconstruction phylogénétique impliquant de grands ensembles de données. Les développements futurs amélioreront l'intégration du virus et des systèmes taxonomiques cellulaires et auront également des impacts de grande envergure sur les sciences microbiennes, végétales, vétérinaires, médicales, informatiques et environnementales. Enfin, il est évident que nous ne pouvons plus minimiser les impacts sociaux, économiques et personnels des épidémies et pandémies qui ont été et continueront d'être causées par des virus.

Stuart Siddell, vice-président d'ICTV
Andrew Davison, Président d'ICTV
www.ictv.global

Bibliographie

1. Pruijssers AJ, George AS, Schäfer A, et al. Le remdesivir inhibe puissamment le SARS-CoV-2 dans les cellules pulmonaires humaines et le SARS-CoV chimérique exprimant l'ARN polymérase du SARS-CoV-2 chez la souris. Préimpression. bioRxiv. 2020; 2020.04.27.064279.
2. Pinto, D., Park, Y., Beltramello, M. et al. Neutralisation croisée du SARS-CoV-2 par un anticorps monoclonal humain SARS-CoV. Nature (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2349-y
3. Gorbalenya, AE, Krupovic, M., Mushegian, A. et al. Le nouveau périmètre de la taxonomie des virus : partitionner la virosphère en 15 rangs hiérarchiques. Nat Microbiol 5, 668-674 (2020)

Remerciements

Photographie de Sigmund Freud : Max Halberstadt, 1921, domaine public, Bibliothèque du Congrès.
Illustration d'un coronavirus : 2020, domaine public, Centers for Disease Control and Prevention, États-Unis.
Exemples de taxonomie de virus. 2020, Copyright des auteurs. Peut être utilisé sous une licence CC-BY-4.0, avec mention de la référence 3.
Illustration de David S. Goodsell, Banque de données sur les protéines RCSB ; doi: 10.2210/rcsb_pdb/goodsell-gallery-019

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