Analyse systématique de la similarité des séquences d’ACE2 chez les vertébrés à références multiples prédit la susceptibilité des espèces aux sarbécovirus liés au SARS

Pourquoi cette recherche compte dans la vie quotidienne

Des virus comme le SARS-CoV-2 ne respectent pas les barrières d’espèces. Ils peuvent sauter des chauves-souris vers les humains, des humains vers les animaux de compagnie, et atteindre des animaux d’élevage ou sauvages. Chaque nouveau saut est une occasion pour le virus de s’adapter et pour de nouveaux variants d’émerger. Cette étude présente une méthode pratique pour analyser des centaines d’espèces animales et estimer lesquelles sont les plus susceptibles d’être infectées par des coronavirus proches du SARS, en se basant sur une protéine clé que ces virus utilisent pour pénétrer dans les cellules. L’objectif est d’aider les scientifiques, les gestionnaires de la faune et les responsables de santé publique à concentrer des ressources de surveillance limitées sur les animaux qui comptent le plus pour prévenir le prochain événement de transmission.

Une unique porte d’entrée partagée par plusieurs espèces

Beaucoup de coronavirus, y compris le SARS-CoV et le SARS-CoV-2, utilisent la même « porte » cellulaire appelée ACE2 pour infecter leurs hôtes. ACE2 est présente chez l’homme et chez de nombreux vertébrés, mais sa structure exacte varie d’une espèce à l’autre. Ces petites différences peuvent faciliter ou gêner l’accrochage du virus et son entrée dans les cellules. Les auteurs ont raisonné que si l’on compare la portion d’ACE2 qui contacte effectivement le virus chez de nombreuses espèces, on peut estimer quelles espèces sont les plus susceptibles, sans recourir à une modélisation structurelle complexe ni à des expérimentations animales à grande échelle.

Construire un outil de comparaison large

Les chercheurs ont créé une chaîne d’analyse qu’ils appellent Multi-reference Similarity Analysis of Receptor Sequences, ou MrSARS. Ils ont rassemblé 825 séquences d’ACE2 de vertébrés, en se concentrant sur les acides aminés spécifiques qui touchent physiquement les protéines Spike des coronavirus. Plutôt que de comparer chaque espèce uniquement à l’humain, ils ont choisi cinq espèces de référence dont l’ACE2 est connue pour permettre l’infection par le SARS-CoV-2 ou ses variants : humain, souris, cerf à queue blanche, vison américain et une chauve‑souris fer à cheval. Pour chaque espèce testée, MrSARS calcule la similarité de sa région de contact ACE2 avec celle de chaque référence, normalise les scores et les somme en une valeur unique de « similarité agrégée ». Des scores plus élevés indiquent une ressemblance globale plus forte avec l’ACE2 d’espèces déjà connues pour être infectées.

Qui semble le plus vulnérable sur le papier ?

Avec cette approche, les mammifères dominent la liste des hôtes probables. Les primates, les ongulés à doigts pairs comme les cerfs et les parents du bétail, de nombreux carnivores tels que les chats et les visons, les rongeurs et les chauves‑souris obtiennent les meilleurs scores. Les vertébrés non mammifères, y compris les oiseaux et les poissons, apparaissent généralement résistants au niveau du récepteur. Pour rendre les classements plus faciles à interpréter, l’équipe a relancé l’analyse à plusieurs reprises en choisissant au hasard des espèces de référence afin de voir à quelle fréquence le score réel de chaque animal dépassait ces attentes aléatoires. Cela leur a permis de classer les espèces en groupes de haute confiance (susceptibles), de confiance moyenne ou putativement résistantes. Notamment, la plupart des chauves‑souris se situent dans la catégorie de confiance moyenne, reflétant à la fois leur longue histoire avec les sarbécovirus et la grande diversité de variantes d’ACE2 qu’elles portent.

Mettre les prédictions à l’épreuve

Les prédictions ne sont utiles que si elles se confirment en laboratoire. Les auteurs ont donc pris des gènes ACE2 d’un ensemble sélectionné d’animaux représentant différents intervalles de score — tels qu’un lémurien, un renne, un narval, des porcs, des chauves‑souris, un hérisson, des oiseaux et des grenouilles — et ont exprimé ces récepteurs dans des cellules humaines. Ils ont ensuite exposé les cellules à des virus de substitution inoffensifs recouverts des protéines Spike de la souche originale du SARS‑CoV‑2, de plusieurs variants préoccupants (notamment Beta, Delta et les sous‑lignées d’Omicron), et de coronavirus apparentés de chauves‑souris. Dans la plupart des cas, les espèces du groupe à haute confiance ont permis une entrée fortement médiée par la Spike, tandis que celles prévues résistantes ne l’ont pas permis. Certaines variantes d’ACE2, en particulier chez les chauves‑souris, ont montré des comportements dépendant du virus et du variant : résistantes à un sarbécovirus, permissives à un autre. Dans l’ensemble, les données expérimentales ont confirmé les classements MrSARS pour la majorité des protéines ACE2 testées.

S’inscrire dans le panorama scientifique plus large

Pour évaluer comment leur outil se compare aux travaux existants, l’équipe a passé en revue plus d’une centaine d’études antérieures qui avaient prédit ou mesuré la susceptibilité animale en utilisant de nombreuses méthodes différentes — des simples comparaisons de séquences au machine learning, en passant par des essais d’affinité, la culture cellulaire et des infections réelles chez l’animal. Les espèces identifiées à haute confiance par MrSARS recouvrent la plupart des animaux que d’autres études in silico et in vitro avaient signalés comme susceptibles. L’accord avec les données de culture cellulaire et d’infection chez l’animal vivant est plus modeste, ce qui reflète le fait que l’étendue réelle des hôtes dépend de bien plus que du récepteur : le chevauchement des habitats, les voies de transmission, l’expression tissulaire d’ACE2 et les défenses immunitaires de l’animal jouent tous des rôles cruciaux.

Ce que cela signifie pour les futures épidémies

Ce travail montre qu’une comparaison relativement simple et transparente du récepteur utilisé par un virus pour entrer dans les cellules à travers les espèces peut fournir une carte de première intention puissante de l’endroit où ce virus pourrait aller ensuite. MrSARS est flexible — il peut, en principe, être appliqué à tout virus qui utilise un récepteur connu — et suffisamment léger pour s’exécuter sur un ordinateur standard. Ses prédictions ne constituent pas une réponse définitive sur les espèces qui alimenteront effectivement une épidémie, mais elles offrent un moyen pratique de réduire des milliers de possibilités à une liste gérable de cibles prioritaires pour des expériences et la surveillance sur le terrain. Utilisés conjointement avec des données écologiques et immunologiques, de tels outils peuvent aider la communauté mondiale à mieux anticiper et, espérons‑le, prévenir des transferts viraux dangereux.

Citation: Frank, J.A., Gan, E.X., Hooper, W.B. et al. Systematic multi-reference vertebrate ACE2 sequence similarity analysis predicts species susceptibility to SARS-related sarbecoviruses. Sci Rep 16, 13995 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41410-9

Mots-clés: transmission zoonotique, récepteur ACE2, coronavirus liés au SARS, plage d’hôtes animaux, surveillance virale