Le Covid long et le paradigme du double jeu viral appliqué au SARS-CoV-2

 

 a) Prologue. Le Covid-19 apparu en décembre 2019 nous renvoie à une réalité difficile à admettre, surtout dans un pays comme la France traversé par l’égalitarisme ; nous ne sommes pas égaux sur le plan biologique. Les uns partent à 60 ans, cancer, accident vasculaire, d’autres finissent centenaires. Le Covid nous rappelle cette réalité, affectant gravement les uns, épargnant les autres. Au final, ce n’est pas le virus qui est responsable de ces différences puisque le virus est le même pour tous avec quelques variations influençant la contagiosité mais pas le tableau clinique. En règle générale, nous ne sommes pas égaux face aux maladies, qu’elles se développent par des facteurs endogènes ou qu’elles soient causées par un élément pathogène capté dans l’environnement. L’homme est la seule espèce affectée par tant de pathologies. Un philosophe en sera étonné et se demandera pourquoi il en est ainsi. Il s’interrogera sur le mode de vie de l’homme, avec et contre la nature. En voulant repousser les limites biologiques de la Nature, l’homme a créé une forme de désordre biologique traduit en termes de pathologies multiples. L’homme s’est échappé du cosmos naturel et n’a pas respecté certaines règles de distance sociale observées chez les animaux qui en règle générale, ont tendance à s’éviter. Par ailleurs, chez les mammifères, la femelle peut être génitrice et quand elle ne l’est plus, elle décède. En revanche, une femme vit plusieurs décennies après la perte des capacités génitrices. Le développement des pathologies, notamment dégénératives, sera le prix à payer par l’humanité pour avoir repoussé les limites de la nature. La liberté naturelle sera-t-elle dédommagée par le salut et la grâce divine ? Un théologien chrétien pensera que oui en s’appuyant sur sa foi. L’homme est inséré entre la nature et le divin, à la fois sur le plan des strates ontologiques que dans l’ordre du temps. Homme provient de la nature, il se dirige vers le divin. Darwin a compris d’où nous venons, les prophètes ont indiqué où nous pourrions aller. La science ne peut rien dire sur le salut. En revanche, elle fournit des savoirs tirés de l’observation, directe ou par expériences en laboratoire. Mais elle n’a pas encore expliqué complètement la logique des virus ni pourquoi les sujets infectés sont affectés différemment. Elle ne sait pas pourquoi tant de pathologies affectent l’humain, si ce n’est le vieillissement, explication un peu facile car nombre de centenaires n’ont connu ni cancer, ni dégénérescence neuronale.

 

 b) Le Covid aigu se déclare sous quatre formes ; bénigne ou asymptomatique ; standard ; aggravé ; critique. Pour faire simple, dans le premier cas, le sujet vit son quotidien de manière ordinaire mais hélas, il peut contaminer son prochain ; la forme standard nécessite un repos à domicile et cloue au lit le patient pendant quelques jours ; si l’état général s’aggrave, une hospitalisation est recommandée et quand la situation devient critique, la réanimation s’impose. Les cliniciens savent que la gravité augmente assez rapidement avec l’âge ou alors quelques facteurs physiologiques bien cernés. Avec le recul, un autre spectre clinique a été observé ; plusieurs mois après une infection, des sujets restent impactés par une pathologie chronique désignée comme long Covid, ou Covid chronique. Qu’en est-il de cette maladie, est-elle nouvelle ?

 

 c) Si le Covid long est une nouvelle maladie causée par le SARS-CoV-2, le diagnostic impose d’écarter deux catégories de symptômes, les premiers liés à la réanimation et les séquelles classiques que l’on trouve dans toutes les réanimations, par exemple après un accident de la route. D’autres symptômes proviennent de dommages causés par la violente réaction inflammatoire liée à l’infection. Des organes peuvent être endommagés, les poumons bien évidemment mais aussi les reins, le foie, le système cardio-vasculaire. Dans ces cas de figure, il n’y a pas de Covid long mais un état pathologique post-infectieux occasionné par les dommages inflammatoires. Des fibroses pulmonaires ont aussi été observées. La perte de masse musculaire figure comme effet post-infectieux relativement courant. Dans tous les cas, une récupération progressive, partielle ou complète, est possible selon l’état et l’âge du patient.

 Le Covid long se résume pas à des séquelles post-infectieuses et semble être une maladie bien distincte du Covid-19 tout en étant consécutive à une infection. Les symptômes sont apparentés à d’autres pathologies et notamment la fatigue chronique décrite depuis les années 1980, affectant des sujets jeunes ou alors dans la force de l’âge. Le Covid long affecte des patients de tous âges, avec une prévalence accrue chez les femmes et ne doit pas être confondue avec une complication du Covid. Il ne s’agit pas d’une résurgence d’une infection virale et le bilan normal des analyses contraste avec la présence des symptômes souvent persistants. Enfin, il n’est pas obligatoire d’avoir fait un Covid aggravé pour être affecté par cette pathologie persistante. Les seules observations disponibles faisant état d’une anomalie physiologique ont été obtenues avec une technologie assez lourde, la tomographie par émission de positron, réalisée avec une injection de fluor-18. Dans une de ces études, un hypométabolisme a été observé sur certaines zones du cerveau, comprenant le gyrus olfactif et d’autres régions cérébrales, certaines étant adjacentes au gyrus. Ces résultats penchent en faveur d’une hypothèse neuro-inflammatoire dont il faut alors chercher la cause.

 Nature a publié récemment une revue faisant le point sur le Covid long, signalant au passage que les causes exactes de cette pathologie ne sont toujours pas élucidées (Marx, 2021). Le long Covid pousse la recherche vers des territoires inexplorés selon Jean-Laurent Casanova. La piste d’auto-anticorps attaquant les organes a été envisagée, ce mécanisme étant calqué sur les réactions auto-immunes observées dans l’étiologie de la polyarthrite chronique. Des analyses ont identifié la persistance de protéines virales des mois après l’infection, ainsi que la présence d’ARN viral, notamment dans les intestins de patients infectés. Néanmoins, il n’est pas établi si les anticorps produits sont la cause directe de la pathologie. Comme le suggère Casanova, la conjecture de la poule et l’œuf gouverne ce champ de recherche. Nous ne savons pas si ce qui est observé au niveau moléculaire est une cause ou un effet du développement de la pathologie (Marx). Une chose est certaine, il faut explorer toutes les pistes parmi lesquelles l’intégration virale est une option intéressante.

 Si le Covid long est une pathologie neuro-inflammatoire, son origine virale ne fait plus trop de doute. Le SARS-CoV-2 est en effet connu pour son neurotropisme. En plus de causer une anosmie, le virus pourrait remonter dans le cerveau en empruntant le nerf olfactif ou vague. Une fois dans le cerveau, il ne se réplique plus, sinon il ferait des dégâts en peu de temps. La neuro-inflammation peut avoir deux origines. (i) Ou bien un dérèglement du système immunitaire persistant, consécutif au passage des virions, avec une activation anormale des voies de signalisation, interféron, cytokines ; la présence d’épitopes auto-immuns est plausible. (ii) Ou alors un autre mécanisme, celui d’une rétrotranscription de séquences du SARS-CoV-2 comme cela vient d’être observé. En ce cas, deux mécanismes sont possibles. Ou bien les séquences virales rétro-intégrées devenues endogènes s’expriment et déclenchent des processus auto-immunitaires, ou bien ces séquences interfèrent avec des rétrovirus endogènes hérités de l’évolution, HERV-W notamment, dont l’expression produit au moins une protéine Env. Cette protéine, impliquée dans le développement du placenta entre autres, déclencherait-elle des effets auto-immunitaires, avec une majorité de sujets féminins affectés ? Pour le savoir des études doivent être réalisées.

 

 d) Les virus mènent parfois un « double jeu » avec l’hôte. Certains déclenchent une réaction aiguë, traduite en terme de réponse inflammatoire plus ou moins violente, ou alors une pathologie chronique dont les causes ne sont pas encore parfaitement établies, bien que l’on soupçonne des processus d’auto-immunité pouvant être causés indirectement après une infection ou alors directement lorsque le virus persiste et pour persister, rien de mieux qu’une intégration dans le génome. Une pathologie post-infectieuse repose ainsi sur deux types de mécanismes connus, censés générer une auto-immunité et une auto-inflammation pathologiques accompagnées de symptômes plus ou moins invalidants ; (i) la génération d’épitopes endogènes consécutifs à l’infection accompagnée d’un désordre immunitaire ou (ii) l’intégration du virus dans le génome avec interférences dans l’expression épigénomique (ARN), auquel cas on pourrait évoquer un désordre génomique (comme pour le cancer).

 Les rétrovirus à ARN réalisent une copie génomique en ADN afin de se répliquer ; cette opération fait partie du cycle réplicatif. Les plus connus chez l’homme sont le VIH ainsi que le HTLV-1, virus responsable d’une leucémie et qui infecte les cellules T. En revanche, l’intégration du génome viral dans le génome humain ne fait pas partie du mode opératoire des autres virus qui se répliquent sans passer par l’étape d’intégration. Pourtant, l’insertion de séquences virales est un fait largement documenté, même si cet événement moléculaire n’est pas considéré comme un « classique » de la virologie. Souvent, les virus à ADN s’insèrent au génome humain, ce qui se comprend puisque ces virus doivent rejoindre le noyau pour produire les ARN nécessaires à la production des protéines virales. L’herpès virus de type 6, responsable de la roséole, infecte pratiquement tous les humains et s’intègre chez 1 à 2% des sujets. Le virus de l’hépatite B s’intègre dans les régions du génome contenant des rétrotransposons et des gènes sauteurs. Il cause fréquemment des cancers du foie. L’homme n’est pas la seule espèce à intégrer des séquences virales. Les mammifères sont aussi concernés de près par ces phénomènes.

 

 e) Les chauves-souris constituent un ordre comptant près de 20% des espèces de mammifères (second en nombre après les rongeurs). Elles occupent un nombre considérable de niches sur la totalité de la planète et nous intéressent particulièrement car elles représentent un réservoir viral incomparable, hébergeant plusieurs dizaines de types viraux sans que l’on ait une explication. De plus, leur génome a intégré des séquences virales, principalement issues de rétrovirus et plus rarement d’autres virus à ADN et même à ARN. Il est admis que l’immunité des chauves-souris ne peut être dissociée des infections virales qui finissent par être stabilisées. Le virus est alors éliminé du réservoir ou bien il finit devenir endémique et inoffensif, régulé en quelque sorte par les mécanismes de veille immunitaire, produisant une infection asymptomatique ou bénigne pour des drôles de mammifères volants. L’intégration des séquences virales dévoile un jeu d’interférences entre les virus et les génomes animaux. La logique complète de ce jeu nous échappe encore. Une excellente revue sur l’intégration de séquences virales chez les chauves-souris vient d’être publiée par Aris Katsourakis et ses confrères spécialisés en génomique évolutive (Skirmuntt, 2020).

 Les séquences virales intégrées sont désignées par le sigle EVEs qui signifie éléments viraux endogènes. Parmi ces éléments, certains ont une origine rétrovirale et sont donc désignés par le sigle ERVs, autrement dit rétrovirus endogènes. Une seconde distinction doit être effectuée entre les séquences qui sont transmises horizontalement et les autres verticalement. Un transfert vertical est transmis de génération en génération. Ce qui nécessite une intégration des séquences virales EVEs dans les cellules germinales. Quelques séquences héritées de l’évolution sont transcrites et donc utilisés par les cellules pour fabriquer un type de protéines, mais la plupart sont silencieuses et sont considérées comme des fossiles génomiques indiquant des infections virales très anciennes (Skirmuntt). L’insertion de séquences virales, qu’elle soit horizontale ou verticale, suppose une infection par un rétrovirus ou alors l’intervention d’un processus complémentaire permettant au génome virale d’interférer avec les séquences d’ADN. Il est nécessaire que le génome viral soit présent dans le noyau et soit « pris en main » par des mécanismes d’insertion, ce qui suppose une certaine complicité des protéines de l’hôte en charge de la gestion des cartes génomiques ; endonucléases, transposases, intégrases, réverse transcriptases, télomérases…

 

 f) Katzourakis et ses confrères ont détaillé l’endogénisation de trois groupes de virus non rétroviraux, les bornavirus (ARN-), les filovirus (ARN-) et les parvovirus (ssADN). Le cas des bornavirus est fort instructif. Ils possèdent un génome assez « spartiate », encodant quelque 6 protéines. Ils infectent une large gamme d’espèces, chevaux, chiens, bovins, moutons, renards ; il possède un neurotropisme et donc, il induit des troubles neurologiques et notamment la maladie de Borna dont le spectre symptomatologique est variable, composé de troubles comportementaux, ataxie, dépression, excitation, de formes de méningites, de troubles oculaires, et souvent une issue fatale pour l’animal infecté. Le cycle viral des bornavirus s’effectue pour partie dans le noyau, bien qu’il ne dispose pas d’une rétrotranscriptase. Des séquences homologues de ce virus ont été observées dans le génome des espèces infectées mais aussi celui des chauves-souris. Quatre des six gènes figurent dans le génome de ces mammifères volants, avec en plus des copies intégrales du génome viral dans des régions proches des séquences répétitives intercalées LINE-1, connues pour avoir été accumulées au cours de l’évolution par des intégrations successives après auto-réplication. L’insertion de séquence d’ARN non fonctionnelles de bornavirus sert parfois de protection contre la réplication des bornavirions exogènes infectant les mammifères et de ce fait, constitue une sorte de mémoire immunitaire non classique, comparable au système bactérien CRISPR comme le suggère la conclusion de cette revue sur les virus intégrés aux génomes de chauves-souris. Par non classique, j’entends une immunité qui passe par les séquences nucléiques et non pas les épitopes et autres déterminants antigéniques comme dans l’immunité acquise dont le principe est de produire des systèmes de reconnaissance capable de détecter les protéines virales dès l’infection, que ce soient les récepteurs sur les cellules T ou les anticorps secrétés par les cellules B.

 Les filovirus ont un génome à ARN de polarité négative. Alors que les chauves-souris, l’infection par quelques-uns de ces virus est asymptomatique ou bénigne, chez d’autres mammifères, homme inclus, ils occasionnent des pathologies graves, souvent fatales, produisant une fièvre hémorragique puis une défaillance multiviscérale. Ces virus ne disposant pas d’une réverse transcriptase et ne se répliquant pas dans le noyau, il est peu probable qu’ils puissent s’intégrer, en fragment ou en totalité, dans le génome. Et pourtant, des éléments viraux apparentés aux séquences de filovirus ont été détectés dans le génome de différentes espèces. Les rétrotransposons associés aux séquences répétitives LINE-1 sont suspectés d’avoir causé ces insertions de séquence exogènes devenues endogènes.

 Les parvovirus ont un génome à ADN simple brin de petite taille. Ils encodent deux protéines, une réplicase NS et une capisde, VP. Ces deux gènes ont été retrouvés sous une forme apparentée dans le génome dans le génome de chauves-souris ainsi que d’autres mammifères. Ces éléments viraux devenus endogène, EVEs, ont été retrouvés près des séquences LINE-1. Ils témoignent d’infections anciennes et semblent eux aussi être impliqués dans une forme d’immunité non classique. Si ces séquences s’insèrent, c’est que les protéines nucléaires de la cellule hôte participent au processus et même le réalisent puisqu’aucun de ces virus devenus endogènes ne disposent des enzymes permettant l’insertion (à l’exception des rétrovirus). Nous ne savons pas si ces insertions sont utiles et sont réglées par les noyaux des cellules infectées ou si ce sont des événements accidentels. En revanche, des observations sur nombre d’espèces (lapins, éléphants, marsupiaux, rongeurs…) ont montré que les séquences de parvovirus devenues endogènes se sont intégrées dans les régions du génome connues pour être instables. Autrement dit, les cartes virales s’insèrent dans des régions du génome où opèrent les mécanismes permettant aux cartes d’être rebattues, mélangées. Les processus d’endogénisation se font avec la complicité des séquences LINE-1 mais aussi par des procédés de recombinaison non homologue. La virologie ignore si ces séquences virales devenues endogènes participent à un procédé de constitution d’une mémoire immunitaire ou s’il s’agit de processus accidentels, autrement dit des anomalies produites par un génome plastique piégé par le virus.

 

 g) L’intégration possible du SARS-CoV-2 dans le génome humain est une hypothèse à prendre au sérieux. Elle s’inscrit dans le nouveau paradigme virologique énonçant que l’intégration des génomes viraux, longtemps considérée au bénéfice de la stratégie virale, n’est qu’une vue superficielle de la réalité. L’insertion de ces séquences apparaît maintenant comme le résultat d’un jeu complexe, voire duplice, mené par les cellules hôtes, un jeu pouvant conférer un bénéfice au spécimen voire à l’espèce qui réalise cette insertion génomique (Pistello, 2016). D’après la controversée horloge moléculaire, les mammifères ont intégré les rétrovirus, devenus endogènes, il y a des millions d’années voire plus. En revanche, l’intégration des génomes viraux à ARN dateraient de quelques milliers d’années. Ce phénomène est en réalité une arme à double tranchant (double-edged sword comme l’indique l’article). Cette insertion est une sorte de mémoire immunitaire permettant de neutraliser les infections virales mais, dans la mesure où ces séquences peuvent interférer avec l’ADN de l’hôte, ces insertions déstabilisent le génome et peuvent occasionner des transformations néoplasiques ou même des pathologies auto-immunes. Un nouveau regard est porté sur l’intégration virale qui selon Pistello et Antonelli, génère un bénéfice plutôt à l’hôte qu’au virus, même si des pathologies collatérales sont induites. Sans oublier la domestication des protéines, autrement dit la récupération de protéines virales à des fins insérées dans la logique de transformation des organismes hôtes (Pistallo). On sait maintenant que la protéine Arc, héritée d’une infection rétrovirale et similaire à la protéine Gag (utilisée par le VIH), est utilisée dans le développement de l’architecture neuronale. Cette protéine Arc est capable de se combiner à des ARN pour les véhiculer d’une cellule à une autre, conformément au mécanisme des exosomes. Arc est aussi impliquée dans des désordres neurologiques. Les spécialistes étudiant cette protéine sont convaincus que ARC a été acquise lors d’infections ancestrales pour être repositionnée (repurposed) par l’évolution qui a intégré cette fonction moléculaire en la mettant au service de la plasticité neuronale.

 Les virus apparaissent ainsi sous un nouveau jour, comme des particules amenées à interférer sur plusieurs niveaux dans les organismes supérieur. L’interférence classique se définit comme une imbrication fonctionnelle. Les protéines virales interfèrent avec la cellule hôte qui devient une usine à virion ou alors est détruite si le virus est cytolytique. Ces interférences sont d’ordre phénotypique. Elles se différencient des interférences génotypiques produites par le noyau des cellules hôtes dont les protéines jouent en quelque sorte au jeu de canasta génomique en utilisant les séquences du génome viral amenées à s’insérer. Avec un bénéfice en terme d’immunité mais aussi un risque de déstabilisation génomique sur le long terme pouvant causer des maladies auto-immunes ou même des cancers après la production d’un désordre génomique conséquent conduisant aux transformations néoplasiques, phénomène plutôt réservé aux virus à ADN. Le SARS-CoV-2 pourrait s’insérer dans le génome humain et nous ignorons si cette insertion est courante, concerne plusieurs types de cellules, offre une protection ou à l’inverse, cause le Covid long.

 Si un nouveau paradigme se dessine, il se présente comme une conception du vivant dans laquelle une sorte de dialectique entre l’endogène et l’exogène contribue à une évolution systémique des organismes. Cette dialectique repose notamment sur le double jeu viral. Un virus interfère avec les fonctions cellulaires et transforme la cellule en usine à virion, comme l’indique l’interprétation défendue par Claverie ou Forterre. Un virus interfère aussi avec le génome, autrement dit, il participe au jeu de canasta génomique orchestré par les protéines nucléaire et c’est le second jeu des virus. Les cartes rebattues font que l’hôte dispose de cartes en main supplémentaire et que ces cartes ont un effet durable, dépassant les quelques semaines nécessaires pour qu’une réponse immunitaire nettoie l’organisme. Le jeu viral génomique induit des effets durables, à l’échelle d’une vie ou alors de l’évolution si l’intégration virale affecte les cellules germinales. L’avenir dira si l’insertion des séquences virales n’est qu’accidentelle ou alors constitutive du vivant. L’étude du SARS-CoV-2 n’a pas fini de nous surprendre et il se pourrait bien que la virologie fasse un bon conceptuel de grande ampleur au cours de la décennie 2020. Le Covid long est un indice appuyant la thèse du second jeu viral que la science devra élucider.

 

 

 Marx, V. ; Scientists set out to connect the dots on long COVID ; Nat Methods 18, 449–453 (2021). https://doi.org/10.1038/s41592-021-01145-z

 

 M. Pistello, G. Antonelli ; Integration of the viral genome into the host cell genome : a double-edged sword ; Clinical Microbioly and Infection, 22(4), 296. 2016.

 https://doi.org/10.1016/j.cmi.2016.01.022

 

 Emilia C. Skirmuntt, Marina Escalera-Zamudio, Emma C. Teeling, Adrian Smith, Aris Katzourakis ; The Potential Role of Endogenous Viral Elements in the Evolution of Bats as Reservoirs for Zoonotic Viruses ; Annual Review of Virology 2020 7:1, 103-119

https://doi.org/10.1146/annurev-virology-092818-015613

 

 Intégration du SARS-CoV-2

https://www.agoravox.fr/actualites/technologies/article/des-sequences-retro-transcrites-de-233159