Un poumon humain malade, fixé dans le formol, un produit de conservation, pendant plus de 100 ans, a aidé les scientifiques à retracer l’histoire du virus de la rougeole et à situer son origine aussi loin que le sixième siècle avant J.-C.
Pendant des années, le poumon est resté dans le sous-sol du Musée d’histoire de la médecine de Berlin avec des centaines d’autres spécimens de poumons, tous collectés et conservés entre les années 1870 et 1930. À la recherche d’agents pathogènes respiratoires bien conservés, le virologue Sébastien Calvignac-Spencer, de l’Institut Robert Koch, et son équipe de recherche sont descendus dans le sous-sol et ont jeté un coup d’œil dans chaque bocal. « C’est par sérendipité » que l’équipe a trouvé un poumon appartenant à un patient de 2 ans atteint de la rougeole et mort de la maladie en 1912, a déclaré Calvignac-Spencer.
L’équipe a réussi à extraire des échantillons du virus du tissu pulmonaire vieux de 108 ans et a utilisé le matériel génétique – le plus ancien génome de la rougeole jamais séquencé – pour en apprendre davantage sur les origines de l’agent pathogène. Dans une nouvelle étude, publiée aujourd’hui (18 juin) dans la revue Science, ils estiment que la rougeole pourrait avoir divergé de son plus proche parent connu, un virus bovin aujourd’hui éradiqué, dès 528 av. J.-C.
La nouvelle estimation suggère que le virus pourrait être « plus de 1 000 ans plus ancien que toute estimation précédente », a déclaré Calvignac-Spencer à Live Science.
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Une découverte rare
Des études antérieures prédisaient que la rougeole et le virus bovin éteint, appelé peste bovine, se sont séparés de leur ancêtre commun le plus récent entre les 11e et 12e siècles, selon un rapport de 2011 dans la revue Molecular Biology and Evolution (MBE). Cependant, le médecin perse Muhammad ibn Zakariya al-Razi a écrit une description clinique de la rougeole au 10e siècle, donc quelque chose ne colle pas.
« La scission entre la rougeole et la peste bovine est clairement sous-estimée », a déclaré Joel Wertheim, auteur du rapport du MBE et professeur adjoint de médecine à l’Université de Californie, San Diego, qui n’a pas participé à la nouvelle étude de Science. Ces sous-estimations découlent de deux problèmes critiques : un manque d’anciens échantillons de rougeole et des hypothèses erronées sur la façon dont le virus mute au fil du temps, qui biaisent les modèles d’évolution vers une « date ridiculement récente », a déclaré Wertheim à Live Science.
Wertheim et ses coauteurs ont construit un nouveau modèle pour tenir compte de ces facteurs et ont repoussé la date d’origine à la fin du neuvième siècle, mais « nous ne pensions pas avoir raison », a-t-il dit. Désormais, Calvignac-Spencer et son équipe sont parvenus à une estimation plus réaliste, en partie grâce à l’inclusion dans leur analyse du spécimen nouvellement découvert en 1912, a indiqué Wertheim.
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Avant que l’équipe ne trouve l’échantillon de 1912, le plus ancien génome de la rougeole jamais séquencé datait de 1954, ont noté les auteurs. Les scientifiques estiment le taux de changement évolutif, ou la quantité et la rapidité de mutation d’un virus, en comparant des échantillons recueillis à différentes époques et en suivant les différences dans leur code génétique. Plus nous examinons d’échantillons anciens et nombreux, plus ce taux de changement devient clair, a déclaré Calvignac-Spencer.
Mais l’épine dorsale du virus de la rougeole est l’ARN, un type de matériel génétique qui se dégrade rapidement par rapport à son cousin plus robuste, l’ADN. L’échantillon de 1912 a échappé à ce sort parce que le poumon avait été fixé dans du formol, un conservateur qui arrête les réactions chimiques qui, autrement, dégraderaient l’ARN. La formaline « colle » également l’ARN conservé aux molécules voisines, ce qui le rend difficile à extraire, a déclaré Calvignac-Spencer.
Pour décoller l’ARN, l’équipe a tranché 0,007 once (200 milligrammes) de tissu du poumon et a fait bouillir le minuscule échantillon, ce qui a provoqué la séparation des molécules collantes à l’intérieur sans détruire l’ARN. L’équipe a ensuite construit un génome « presque complet » à partir de l’ARN récupéré, ont-ils écrit. Pour enrichir davantage leur modèle évolutif, l’équipe a parcouru la collection d’échantillons génétiques du Laboratoire national de référence allemand et a trouvé deux échantillons de rougeole collectés en 1960 à ajouter à leur analyse.
Construire de meilleurs modèles
L’équipe a construit son modèle évolutif à partir de l’échantillon de 1912, des échantillons de 1960 et de 127 échantillons supplémentaires, la plupart collectés dans ou après les années 1990. Un deuxième modèle a comparé une cinquantaine de séquences de rougeole au virus de la peste bovine, qui a été déclaré éradiqué en 2011, et à son plus proche parent, la peste des petits ruminants (PPRV), qui infecte les chèvres et les moutons, pour déterminer avec précision quand ces agents pathogènes se sont séparés de leur ancêtre commun.
Dans ces deux modèles, l’équipe a pris en compte un phénomène appelé « sélection purificatrice », que de nombreuses études précédentes ont négligé, a déclaré Calvignac-Spencer. Alors que certaines pressions évolutives ajoutent des mutations utiles au génome, et le maintiennent stable au fil du temps, la sélection dite purificatrice purge les mutations nocives du génome avant qu’elles ne puissent s’accumuler. Ces forces complémentaires aident à fixer le rythme des changements évolutifs, donc pour estimer quand la rougeole est apparue, il faut tenir compte de la sélection purificatrice, a dit Wertheim.
« Vous pouvez changer d’un ordre de grandeur en prenant en compte la sélection purificatrice », a-t-il dit. La sélection purificatrice, en partie, fait que certains segments du génome mutent facilement et souvent, tandis que d’autres ne changent pratiquement pas, a-t-il ajouté. « Vous aurez plusieurs mutations frappant la même position à plusieurs reprises », mais comme vous ne disposez que d’un nombre limité d’échantillons, vous pouvez manquer certaines de ces mutations, a déclaré Calvignac-Spencer. L’équipe a conçu son modèle pour capturer ces mutations qui pourraient autrement être manquées.
Selon la date à laquelle la peste bovine et la rougeole ont divergé, la « première date possible pour l’établissement de la rougeole dans les populations humaines » se situe aux alentours du sixième siècle avant Jésus-Christ, bien que la date exacte à laquelle le virus a infecté des personnes pour la première fois reste inconnue.
Les auteurs ont noté qu’il y a environ 2 000 à 2 500 ans, les humains ont commencé à construire des établissements suffisamment grands pour soutenir une épidémie de rougeole, offrant au virus une opportunité de s’établir. La rougeole a tendance à s’éteindre dans les communautés de moins de 250 000 individus, car les résidents deviennent rapidement immunisés contre la maladie ou en meurent, donc « les petites populations humaines ne pouvaient servir que d’hôtes sans avenir », ont-ils écrit.
Calvignac-Spencer a déclaré qu’il est intéressé par la découverte d’anciens échantillons de rougeole, s’ils existent, afin d’affiner notre compréhension de l’histoire de l’agent pathogène. Wertheim a dit qu’il prédit que d’autres virologues se joindront à la chasse aux échantillons anciens qui se cachent dans les sous-sols des musées et les archives des hôpitaux.
« J’ai été étonné quand j’ai vu qu’ils étaient capables d’extraire un virus vieux de plus de 100 ans d’un tissu pulmonaire », a déclaré Wertheim. Je pense que davantage de virologues vont commencer à utiliser « des virus de plus en plus vieux à mesure que les gens deviennent plus ambitieux et encouragés par ces résultats », a-t-il ajouté.
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Originally published on Live Science.
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