Coronavirus et Covid-19 : éléments scientifiques et technologiques

, par Géraldine Carayol

Vocabulaire :

  • Coronavirus : nom de genre du groupe de virus auxquels appartient le SRAS-Cov-2
  • SRAS-Cov-2 (en anglais SARS-Cov-2) : nom de l’agent pathogène, coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère 2.
  • CoViD-19 (CoronaVirus Desease - 19) : nom de la pathologie
Pour s’informer sur la maladie Covid19 et le SarsCov2 : visionner les séances de l’académie des sciences sur la chaine dédiée sur YouTube et notamment la 4e séance sur l’épidémiologie, l’émergence des variants , les traitements (27/01/21)

Vaccination contre le coronavirus SARS-Cov2

Un article de synthèse sur les vaccins à ARN : biochimie des ARNm, immunité adaptative et rôle fondamental des cellules dendritiques, place des PRR et immunité innée, perspectives pour la vaccination et la médecine personnalisée antitumorale blog scientifique de Marc Gozlan
Article de synthèse sur les différentes stratégies vaccinales (Nature 2020) : différentes stratégies de conception de vaccin (vaccins atténués, vaccins inactivés, vaccins à ARN, vaccin à ADN, vaccins sous-unités) et étapes de développement du vaccin dirigé contre SARSCov2 Nature, 23/9/2020
Infographie sur les vaccins à ARN (source : @compoundchem/ traduction Mathieu M.J.E. Rebeaud @Damkyan_Omega
comparaison des résultats des premiers essais cliniques sur les vaccins, modalités de conservation, principe ... Thibault Fiolet @T_Fiolet Voir également le site quoidansmonassiette

Modalités de transmission du coronavirus

Les virus SRAS-Cov sont classés dans le groupe de risque 3 dans la base de données de l’INRS BAOBAB Pour en savoir
davantage sur le risque biologique lié au SRAS-Cov-2, consulter la page dédiée du site 3RB. Consulter également le site de l’INRS
La commission européenne classe le virus SARS-Cov2 dans le groupe de risque 3. Les états ont jusqu’au 24 novembre 2020 pour transcrire ce texte en droit national. Le référencement en groupe de risque 3 du SARS-Cov2 impose des contraintes règlementaires pour protéger les travailleurs exposés- Voir INRS directive 2020/739 modifiant l’annexe III de la directive 2000/54/CE et directive 2000/54/CE concernant la protection des travailleurs contre les risques liés à l’exposition à des agents biologiques au travail
Modalité principales de transmission du virus : manuportage et aéroportage Une étude épidémiologique publiée dans la revue #PNAS conclut à la prépondérance de la transmission aéroportée et au rôle majeur du port du masque pour lutter contre la pandémie consulter l’article de PNAS en ligne (mai 2020)
Des données sur la transmission du SARS-Cov2 par voie aérosol articles dans Nature (Juillet 2020), PNAS (juin 2020), New England Journal of Medicine (Avril 2020)
place de la transmission par les surface dans la propagation de l’épidémie Un article de Lancet évalue cette modalité de transmission comme mineure par rapport à la transmission aéroportée Mondelli et Coll, 29 sept 2020, Lancet
Intervention d’A. Fontanet, épidémiologiste, devant la commission d’enquête Le coronavirus persiste en suspension dans l’air et conduit à la contamination en espace confiné.
Le port du masque (qui arrête en partie les gouttelettes et les aérosols) est un complément indispensable de la distanciation physique (empêche la transmission par gouttelettes).
Il est également indispensable d’aérer pour disperser les aérosols. Les dispositifs de ventilations sont à contrôler
Le taux de reproduction du virus rend compte de l’infectiosité du virus. C’est le temps de doublement du nombre de contaminés. R0 (ou Rt) : paramètre étudié au début de l’épidémie, lorsqu’il n’y a pas d’individus immunisés). Re (ou Rt) : en cours d’épidémie. C’est le nombre de personnes qui peuvent être infectées par un individu à un moment donné. Ce taux de reproduction dépend des propriétés du virus et des comportements des individus (port du masque, distanciation physique, aération des espaces confinés) voir https://t.co/HImRUZ6tQS?amp=1 source : @le__doc
Données épidémiologiques : Le facteur R, donnée empirique obtenue par l’analyse de la propagation de l’infection à l’échelle de la population, masque les variations d’infectiosité des porteurs du virus.
Le facteur k rend compte de l’hétérogénéité de la dispersion et de l’existence d’évènements "super-spreader"
Une explication claire ici (Drosten)

Se protéger de la contamination par le virus

Il n’y a, à ce jour, ni vaccin ni traitement contre le coronavirus. Seuls la distanciation physique, le masque, l’aération des salles et l’hygiène permettent de limiter les risques d’infection.

Le virus est projeté dans les gouttelettes respiratoires. Il peut persister dans l’air en suspension sous forme d’aérosol. Il entre dans l’organisme au niveau des muqueuses respiratoires ou des muqueuses des yeux : le port du masque, la distanciation physique, l’aération de l’espace clos, le lavage des mains régulier et des comportements permettant d’éviter de porter ses mains au visage sont essentiels pour éviter la propagation de l’épidémie.
Une vidéo très claire sur la procédure à suivre pour se laver les mains :
Le savon agit de deux manières :
1/ action mécanique : la mousse du savon enrobe les particules de virus puis l’eau les élimine en même temps que la mousse.
2/ Action biochimie : le virus est un virus enveloppé, c’est à dire que sa structure est délimitée par une enveloppe de type lipidique. Le savon désorganise les (phospho)lipides de l’enveloppe et détruit ainsi le virus.
Il est nécessaire de se laver les mains suffisamment longtemps EN FAISANT MOUSSER le savon et en veillant à ce que TOUTES les parties des mains soient recouvertes de mousse.
Le virus ne se multiplie pas à l’extérieur de l’organisme mais peut persister sur des surfaces inertes. Des désinfectants classiques permettent de l’éliminer (lire l’article en anglais) : le nettoyage régulier des surfaces pouvant être contaminées est une pratique à encourager.
On pourra ainsi traiter régulièrement avec de l’eau de javel les surfaces inertes susceptibles d’être contaminées (poignées de portes par exemple)
Les particules virales persistantes sur des surfaces inertes restent infectieuses pendant plusieurs heures ou plusieurs jours
3h sur du papier, 2j sur des tissus, 4j sur du verre, 7j sur de l’acier ou du plastique. Ces résultats justifient le fait de désinfecter les surfaces susceptibles d’être contaminées régulièrement et de porter un masque pour limiter les projections
voir texte en ligne The Lancet : la communication et appendice
Comment éliminer le virus sur une surface inerte ou sur la peau ?
Il faut distinguer les antiseptiques (savon, gel hydroalcoolique) , qui éliminent ou détruisent le virus sans endommager les cellules de la peau, et les désinfectants (eau de javel, alcool à 90°, eau oxygénée) qui sont plus agressifs et risquent de léser la peau s’ils sont utilisés fréquemment à la place d’antiseptiques .
comment fonctionnent les masques respiratoires ? lire l’article dans Pour la Science ou regarder la (remarquable) vidéo ci-contre
Les masques fonctionnent comme des filtres. Différents mécanismes physiques permettent de comprendre pourquoi un filtre dont les pores ont une taille supérieure au diamètre des virus peut exercer une action protectrice (forces de van der waals, mouvement brownien). Selon les normes, les masques filtrent plus ou moins efficacement les particules. Les masques FFP2 filtrent 95% des particules, à condition d’être utilisés correctement (Il faut en particulier que le masque soit positionné de façon hermétique).
Pour construire son propre masque. Le masque permet d’éviter des gestes contaminants (se toucher le nez/ la bouche)- Le masque est un élément de protection permettant de lutter contre la pandémie. Il s’ajoute aux mesures de distanciation et aux gestes d’hygiène. voir le document de référence de l’ Afnor
Les différents types de masques médicaux ou non médicaux : informations techniques, règlementation, pouvoir filtrant (en particulier des différents types de tissu) La taille du SRAS-Cov2 est d’environ 0.3 µm, la taille d’un positillon est de l’ordre de 5µm : Les masques barrière doivent avoir un pouvoir de filtration d’au moins 90% à 3µm. voir les informations détaillées en ligne
Quels tissus utiliser pour construire son masque ? Deux couches de tissus différents permettent d’assurer une barrière mécanique et une barrière électrostatique et filtrer 80 à 99% des aérosols. Par exemple coton tissé serré combiné à deux couches de mousseline, de la soie (!) ou à de la flanelle naturelle. Lien vers l’article de futura-sciences et article-source en anglais
La réutilisation des masques est possible, y compris pour les masques jetables article de "The Journal of Emergency Medicine" sur les FFP2. Les masques chirurgicaux résisteraient à un lavage avec détergent à 60-95°C (CNRS).

Le virus : caractéristiques biochimiques et structurales

Photographie du virus SARS-CoV-2 au microscope électronique à transmission. <


Les virus sont accrochés à des cellules épithéliales au niveau des cils du pôle apical. Pour les observer, les chercheurs ont reproduit les conditions d’infection dans un épithélium respiratoire humain reconstitué. Les images ont été obtenues par microscopie électronique à transmission.
Crédits photos : Manuel Rosa-Calatrava, Inserm ; Olivier Terrier, CNRS ; Andrés Pizzorno, Signia Therapeutics ; Elisabeth Errazuriz-Cerda UCBL1 CIQLE. VirPath (Centre international de recherche en infectiologie Unité Inserm 1111 - UMR 5308 CNRS - ENS Lyon - UCBL1). Colorisée par Noa Rosa C.
source : INSERM.

Photographie du virus SRAS-CoV-2 au microscope éléctronique à transmission.
le virus a un diamètre de 500 nanomètres
voir le site de l’université deHong Kong
photographies au MET du virus en culture : le coronavirus SRAS-Cov-2 est un virus enveloppé : le nom coronavirus provient de l’aspect en couronne des spicules formées par la protéine S à la surface de l’enveloppe virale.


les virus sont incapables de se multiplier seuls : leur multiplication se déroule dans des cellules de l’organisme, après infection. Ils détournent la machinerie cellulaire à leur profit pour reproduire leur matériel génétique et les protéines qui le constituent. La sortie de la cellule s’effectue par bourgeonnement et conduit ainsi à la formation de l’enveloppe virale.

structure du virus : ARN sb positif, capside et enveloppe


Le génome des coronavirus est constitué d’un ARN linéaire simple brin, non segmenté, de polarité positive (= qui peut être directement traduit en protéine), d’environ 30 kb (le plus grand des virus à ARN) et qui code pour 7 à 10 protéines .
Le génome de SARS-Cov2 a été séquencé et les protéines codées pour certaines identifiées

Le SRAS-Cov-2 en chiffres
autres virus à ARN simple brin positifs virus de la dengue, virus du Chikungunya, poliovirus, virus de l’hépatite A, de l’hépatite C, de l’hépatite E, virus de la fièvre jaune, de la rubéole. source : page wikipédia

Physiopathologie

une vidéo sur les mécanismes cellulaires et moléculaires de l’infection
infection des cellules : entrée par liaison avec la protéine ACE-2. La liaison du virus avec ACE-2 inhiberait l’activité de cette protéine. Le niveau d’expression d’ACE2 pourrait jouer un rôle dans le risque de déclarer une infection à COVID-19 et le risque de développer une forme plus sévère de la maladie.


ACE-2, également appelée enzyme de conversion de l’angiotensine, est exprimée sur plusieurs types cellulaires, notamment au niveau des poumons. Cette protéine transmembranaire, présente sur les cellules endothéliales vasculaires du cœur, joue un rôle dans la protection du système cardiovasculaire. sources : rndsystems et page wikipédia

Le virus exerce une activité inhibitrice de production de l’interféron béta, cytokine habituellement produite par aux propriétés antivirales source : J. viral 2005
les trois types très différents de présentations cliniques de Covid19.

1/ type paucisymptomatique (peu de symptômes) avec évolution spontanée rapidement favorable malgré une forte présence de virus SARS-CoV-2 au niveau nasopharyngé dès le début de la maladie.
2/ type biphasique avec une phase initiale rassurante et une aggravation secondaire environ 10 jours après le début de la maladie malgré une diminution de la charge virale au cours de cette période dans les échantillons nasopharyngés.
3/ type grave d’emblée évoluant rapidement vers une défaillance multiviscérale avec une charge virale élevée persistante dans les voies respiratoires inférieures et supérieures et la détection de virus dans le plasma.


un article de blog, réalités biomédicales décrit les différents symptômes de la maladie Covid-19

La localisation du virus varie en fonction du temps La porte d’entrée (bouche, nez, yeux) de la chaine de transmission conduit à une prolifération du virus dans le nano-pharynx où on le retrouve en grandes quantités dès l’apparition des symptômes. 8 jours après l’apparition des symptômes, la quantité de virus dans le nasopharynx est très diminuée et n’est plus infectieuse. Le virus a alors migré vers les poumons entraînant des signes pathologiques associés. voir l’article de Nature correspondant
Environ 15% des patients atteints de COVID19 développent une "tempête de cytokines" une dizaine de jours après l’apparition des premiers symptômes. L’induction d’une réaction inflammatoire très intense (tempête cytokinique) conduit à la destruction de la barrière alvéolocapillaire responsable de la détresse respiratoire. Voir l’article de Pour la science sur la tempête cytokinique .
lire l’article J. of Pharmaceutical Analysis 5 Mars 2020 ou l’article de science et avenir
La "tempête cytokinique" est une réponse exacerbée du système immunitaire qui conduit à l’altération de nombreux organes tels que les poumons et le foie et qui peut être fatale
L’anosmie semble être un signe pathognomonique de la maladie Covid-19 (signe qui caractérise spécifiquement la maladie). En savoir plus.
La souche européenne de SARS-CoV-2 provoque une réaction inflammatoire locale responsable de l’anosmie : Les cellules "sustentaculaires" support des neurones olfactifs expriment ACE2 et sont endommagées par l’infection, déclenchant une réaction inflammatoire qui entraine un oedème au niveau de la fente olfactive. Cet oedème bloque la transmission des odeurs au bulbe olfactif voir article
Etat des connaissance sur l’immunité induite contre les virus SRAS-Cov2
Sur l’immunité après infection : un article de Cell sur l’immunité dirigée contre SRASCov2 après #Covid19 sur 20 patients à J30 après les symptômes. On note ainsi une réponse de l’immunité adaptative susceptible de se traduire par une mémoire à moyen ou long terme. La présence de T CD4+ dans le groupe contrôle, sans doute en lien avec une immunité induite par d’autres coronavirus car SRAS-Cov2 est un virus émergeant qui n’avait pas été observé avant 2019, est de bonne augure pour la construction d’un vaccin. voir en ligne le pré-print. Article accepté le 7 mai sous une forme modifiée.
% de patients porteurs de :

  • T cytologiques CD8+ -> 70%
  • T auxillaires CD4+ et IgG -> 100%
  • IgA -> 70%
    Ag reconnus : protéines M, spike et N
    Un groupe contrôle avec des leucocytes de patients prélevés en 2015 montre la présence chez 30% des patients de T CD4+ reconnaissant les épitopes viraux par réaction croisée.
propriétés inflammatoires et anti-inflammatoires des anticorps produits en réponse à SARS Cov2

Dépistage/ diagnostic

Quelles sont les différentes techniques de diagnostic envisagées ? voir l’article du Monde "Coronavirus : ce que l’on sait des projets de tests de diagnostic"
Diagnostic direct par RT-PCR Les tests de diagnostic par RT-PCR permettent la mise en évidence, au site de l’infection, du virus.
réalisation du prélèvement pour le diagnostic par RT-PCR.
Lors de l’apparition des symptômes, le virus se trouve dans le nano-pharynx où il s’est multiplié en grandes quantités.
Des tests salivaires sont en cours de développement. Ils permettraient un prélèvement moins invasive. Un "préprint" (article en attente de validation pour publication dans une revue scientifique. La relecture par les pairs assure la qualité de la démarche scientifique) sur l’efficacité des tests salivaires chez les patients pauci(peu)-symptomatiques
principe de la technique de recherche de la présence du virus par RT-qPCR
Diagnostic par RT-LAMP (technologie Crispr/Cas12)
Pour en savoir plus sur l’amplification isotherme médiée par les boucles RT_LAMP
— 
Diagnostic indirect par sérologie Les tests de sérodiagnostic permettent de mettre en évidence, dans le plasma (phase liquide du sang) d’un individu, des anticorps dirigés contre le virus. Ces anticorps sont produits dans le sang en réponse à l’infection virale. Il existe deux principaux types d’anticorps : les IgM, qui sont produits en cours d’infection, et les IgG, qui persistent après l’infection et traduisent une immunité durable. Les IgG peuvent persister de quelques jours à quelques années. Ils ont une action protectrice contre le virus. Ce sont ces anticorps que l’on espère voir produire après vaccination ou infection.
Des dispositifs de sérodiagnostic sont actuellement mis au point. Lire l’article du Monde sur un test s’appuyant sur le principe de l’immunochromatographie (conçu à partir d’un test de grossesse).
laboratoires habilités à effectuer les analyses Arrêté du 5 avril 2020 complétant l’arrêté du 23 mars 2020 prescrivant les mesures d’organisation et de fonctionnement du système de santé nécessaires pour faire face à l’épidémie de covid-19 dans le cadre de l’état d’urgence sanitaire
Cahier des charges définissant les modalités d’évaluation des performances des tests sérologiques détectant les anticorps dirigés contre SRAS-Cov-2 voir le site de l’HAS

Traitements possibles et essais cliniques

L’essai clinique européen DISCOVERY démarre avec cinq modalités de traitement :

  • soins standards
  • soins standards plus remdesivir (antiviral de la famille des analogues nucléotidiques. Il bloque l’une des enzymes du virus, l’ARN polymérase, ce qui pourrait conduire à empêcher le virus de se répliquer.)
  • soins standards plus lopinavir et ritonavir (antirétroviraux contre le VIH qui auraient donné des résultats à approfondir) ; voir les résultats de premiers essais chinois
  • soins standards plus lopinavir, ritonavir et interféron beta (cytokine naturelle aux propriétés anti-virales.)
  • soins standards plus hydroxy-chloroquine (immuno-modulateur : il modifie la réponse immune de l’organisme. Il est usuellement utilisé dans le traitement du Lupus, maladie auto-immune).
En savoir plus sur l’essai discovery
  • 3200 patients européens dont 800 français
  • attribution du traitement randomisé, mais essai ouvert : patients et médecins connaissent le traitement
    L’essai européen discovery est intégré à l’essai mondial Solidarity
  • Essai clinique Coviplasm, intégré dans l’essai Covimuno.
    les anticorps dirigés contre le virus et présents dans le plasma des individus guéris pourraient exercer une activité neutralisante, protégeant ainsi les patients atteints de Covid-19
    voir l’article de Pour le Science sur le sujet
    En savoir plus sur l’essai clinique Coviplasm

    • 60 patients participent à cet essai randomisé
    • prélèvement de plasma sur 200 patients guéris
    un laboratoire de l’INSERM cherche à developper des anticorps monoclonaux neutralisants voir ici
    Essais thérapeutiques sur le traitement préventif du choc cytokinique :

    • Inhibiteurs du récepteur de l’IL-6
    • Anti-inflammatoire
    voir la page sur le site Vidal
    Les différentes cibles des molécules testées
    Essai thérapeutique sur le traitement de la détresse respiratoire à l’aide de l’hémoglobine d’un ver arénicole : cet essai clinique est suspendu le 9 Avril voir l’article dans JIM et pour la Science
    Les stratégies pour un vaccin voir l’article Nature, avec une illustration très claire (English)

    En savoir plus

    Sur Covid-19, maladie émergente : conférence du Pr. Sansonetti au collège de France - Covid-19, chronique d’une émergence annoncée
    texte tiré de la conférence du Pr. Sansonetti au collège de France

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