Comment la recherche sur le gain de fonction pourrait aider les scientifiques dans la lutte contre la grippe aviaire H5N1

Alors que le virus de la grippe aviaire H5N1 se propage à travers le monde, tuant et tuant, les scientifiques et les responsables de la santé craignent que nous soyons au bord d'une autre pandémie mondiale.

Mais il est difficile de prédire quand, où et comment cela pourrait se produire – en partie, disent certains chercheurs, à cause des garde-fous que le gouvernement fédéral a placés autour de la recherche sur les gains de fonction.

Le terme décrit des expériences visant à comprendre la capacité d'un virus à s'adapter à de nouveaux hôtes, à se propager plus facilement, à survivre plus longtemps dans l'environnement et à rendre les personnes infectées plus malades. Bien que de nombreux scientifiques considèrent cette approche comme un outil essentiel pour mener des recherches biologiques, d’autres experts se plaignent depuis longtemps de son risque inacceptable – une réputation exacerbée par le fait que le virus responsable de la pandémie de COVID-19 a été créé lors d’expériences de gain de fonction dans un laboratoire à Wuhan, en Chine.

Cela a conduit de nombreux virologues à éviter ce travail pour éviter sa stigmatisation et les formalités administratives réglementaires. Certains sur le terrain affirment que cela a privé les responsables d'informations précieuses qui auraient pu les aider à anticiper et à se préparer aux prochains mouvements du H5N1.

« Est-ce que je crois que si cette recherche était plus largement acceptée, nous aurions une meilleure maîtrise de ce virus et de ce qu'il pourrait faire ensuite ? Ou à quelle vitesse cela pourrait changer ? Ou qu’est-ce que cela prendrait ? » a demandé , directeur du Centre collaborateur de l'Organisation mondiale de la santé pour les études sur l'écologie de la grippe chez les animaux et les oiseaux. « OUI. »

virologue moléculaire à l'Université de l'Arizona, a déclaré que la recherche sur le gain de fonction pourrait permettre aux responsables de la santé de reconnaître des mutations inquiétantes du virus H5N1 et d'identifier des cibles pour les antiviraux et les vaccins.

« Sans cela, nous volons dans le noir », a-t-elle déclaré.

Les critiques de cette ligne de recherche ne voient pas les choses de cette façon. Ils disent que le travail est trop dangereux, car il permet à un agent pathogène gonflé de s'échapper dans un environnement où les gens n'ont aucune immunité naturelle. Pire encore, affirment-ils, il pourrait se retrouver entre les mains d’acteurs néfastes qui pourraient l’utiliser comme arme biologique.

Ces risques l'emportent sur la promesse d'un travail qui pourrait ne pas être aussi utile que le suggèrent ses partisans, a déclaré le professeur d'épidémiologie à la Harvard TH Chan School of Public Health.

Ce que les scientifiques et les responsables de la santé doivent savoir pour contenir l’épidémie, affirme Lipsitch, ce sont des éléments tels que quels animaux sont infectés, quelles personnes ont été exposées, combien d’entre eux ont attrapé le virus et à quel point ils sont tombés malades en conséquence.

« Ce sont des questions épidémiologiques et vétérinaires fondamentales », a déclaré Lipsitch. « Je ne vois aucune voie par laquelle les études sur le gain de fonction auraient pu éclairer – et encore moins répondre – à ces questions. »

La controverse remonte à 2011, lorsque deux groupes de recherche indépendants ont déclaré avoir mené des expériences de gain de fonction ayant abouti à l'apparition de souches de H5N1 susceptibles de se propager par voie aérienne entre furets, une espèce utilisée pour modéliser le comportement de la grippe chez les humains.

Le virus H5N1 a été détecté chez des oies sauvages en Chine en 1996 et s'est rapidement propagé parmi les oiseaux d'Asie, s'attaquant aux humains à des centaines de reprises au cours de son parcours. Plus de la moitié de ces infections connues ont été mortelles.

Le taux de mortalité élevé et la propagation géographique du virus ont incité le président George W. Bush à établir un programme de 7,1 milliards de dollars pour préparer son épidémie. Il a dirigé la création de via l'OMS, ainsi que . Il a également consacré des fonds fédéraux au stockage de vaccins et de médicaments antiviraux, ainsi que des millions de dollars à la recherche en laboratoire.

Au milieu de ce flot de soutien, l'équipe de l'Université du Wisconsin à Madison et celle de l'Université Erasmus aux Pays-Bas ont simultanément commencé à expérimenter le H5N1, en introduisant des mutations génétiques dans son ARN pour voir quels changements pourraient le transformer d'un virus qui se transmettait facilement entre oiseaux en un qui se transmettait efficacement entre les gens.

Kawaoka et ses collègues ont combiné le gène de l'hémagglutinine H5 du virus de la grippe aviaire avec les gènes du virus de la grippe porcine H1N1 de 2009. Ensuite, ils ont persuadé leur hybride d’évoluer d’une manière qui lui permettait de se lier aux cellules de mammifères plutôt qu’aux cellules d’oiseaux. que quatre mutations du gène H5 suffisaient pour créer un virus capable de se propager entre furets dans des cages voisines.

Pendant ce temps, les chercheurs du laboratoire de Fouchier . Ils ont ajouté une poignée de mutations qui ont contribué à alimenter les précédentes pandémies de grippe, puis ont infecté leurs furets. Au début, le virus ne s'est pas propagé tout seul, alors les scientifiques l'ont aidé en le transférant du nez des animaux infectés à des furets en bonne santé. Après 10 passages, au point qu'il se propage tout seul d'un furet à l'autre.

Les études ont fourni une confirmation précieuse que le virus de la grippe aviaire avait le potentiel de déclencher une pandémie humaine, a déclaré un immunologiste et médecin spécialiste des maladies infectieuses à l'Université Johns Hopkins.

« Avant que ces expériences ne soient réalisées, nous ne savions pas si le H5N1 avait la capacité biologique de devenir transmissible par les mammifères », a-t-il déclaré.

Mais ils ont également souligné le risque que les scientifiques puissent accélérer la menace. « C'était l'enfant original de l'affiche du gain de fonction », a déclaré Casadevall.

La crainte que les informations contenues dans les études puissent être utilisées à mauvais escient a incité Kawaoka et Fouchier à le faire volontairement en 2012, et leurs articles n'ont été publiés qu'après avoir passé un examen approfondi par le . Les recherches sur les gains de fonction ont repris l'année suivante.

Les craintes ont été ravivées en 2014 après que des laboratoires fédéraux ont mal manipulé des échantillons de variole, d'anthrax et de H5N1. Personne n’a été écœuré, mais cela a entraîné un gel de trois ans du financement fédéral destiné aux expériences de gain de fonction impliquant des agents pathogènes particulièrement dangereux, jusqu’à ce qu’elles soient mises en place.

Les projets de telles expériences passent désormais par plusieurs niveaux d'examen au sein de l'institution d'un chercheur potentiel. Si le travail est financé par les National Institutes of Health, des examens supplémentaires suivent.

« Il existe de nombreux obstacles réglementaires pour garantir une atténuation appropriée des risques », a déclaré , virologue à l'Université Emory qui étudie les virus de la grippe. « Nous sommes tous très prudents car personne ne veut être accusé d'avoir fait quelque chose de dangereux. »

Des combinaisons anti-risques biologiques sont suspendues dans un laboratoire de niveau de biosécurité 4 de l'Institut de recherche médicale sur les maladies infectieuses de l'armée américaine.

Ces obstacles peuvent retarder un projet de recherche de plusieurs mois, voire plus, s'il est approuvé, a-t-elle déclaré. Les incertitudes ont eu un effet dissuasif, en particulier pour les scientifiques en début de carrière.

« Il est vraiment inconfortable de faire des recherches sur le gain de fonction », a déclaré Goodrum. « Nous décourageons les gens d'entrer dans ce domaine. »

Pour certains, le moment ne pourrait pas être pire.

depuis son arrivée en Amérique du Nord en 2021, selon les Centers for Disease Control and Prevention, la plupart des cas concernaient des travailleurs de fermes laitières et avicoles, et leurs symptômes – notamment la conjonctivite et l’irritation des voies respiratoires supérieures – avaient tendance à être légers. Mais dans deux cas, des personnes sont tombées gravement malades, dont un et un

Il n’y a aucune preuve que le virus puisse se propager directement d’une personne à une autre, ont indiqué les CDC. Les scientifiques s’attendent à ce que cela change tôt ou tard. Avec la saison grippale qui s’accélère, le risque augmente.

« Ce qui me fait le plus peur aujourd'hui, c'est une recombinaison entre les substances présentes dans les vaches et la grippe saisonnière », a déclaré Casadevall. Si les deux virus infectaient le même mammifère en même temps, leurs composants pourraient se mélanger de manière à créer « une souche capable d’infecter très facilement les humains et contre laquelle nous n’avons pas d’immunité ».

« Il s'agit d'une expérience de gain de fonction réalisée par la nature », a-t-il ajouté.

C'est un point que Webby a également suggéré, notant que les expériences de gain de fonction sont beaucoup plus sûres dans un endroit fermé équipé de systèmes de ventilation spéciaux et d'autres précautions « que dans une ferme ».

Mais Lipsitch et d’autres affirment que le fait que le virus mute et change constamment remet en question la pertinence de la recherche sur le gain de fonction. Une souche virale pouvant être concoctée en laboratoire ne correspondra pas nécessairement à tout ce qui émerge dans l’environnement.

« Il y a une grande part de hasard dans l'évolution », a déclaré Lipsitch. « Le fait qu'une expérience se déroule dans un sens dans un laboratoire ne signifie pas qu'elle se déroulera dans le même sens ailleurs. »

Trois particules du virus de la grippe H5N1 en forme de bâtonnet sont visibles sur une paire de micrographies électroniques à transmission colorisées.

Même s'il s'agit d'une correspondance étroite, a déclaré Lipsitch, il existe « des preuves irréfutables que ce que vous apprenez dans une souche peut être le contraire pour une souche très étroitement apparentée. La généralisabilité est donc très faible.

Lui qui a pris les mutations qui ont rendu le H5N1 « plus respectueux des mammifères » dans les expériences de Kawaoka et Fouchier et les a appliquées à une version légèrement différente du virus. Dans ce cas, les chercheurs ont découvert « un effet complètement différent ».

Ces lacunes rendent les risques de la recherche plus difficiles à justifier, a déclaré un bioéthicien de l'Université du Massachusetts Lowell.

« Je pense que le débat sur le gain de fonction n'a pas encore répondu : « Quelle est la valeur sociale de ces études ? » », a-t-il déclaré.

Pour Evans, il semble y avoir très peu de choses, surtout si l'on considère le manque d'urgence dans la réponse du gouvernement.

« Dire que cette recherche biologique extrêmement spécialisée sur le H5N1 aurait fait une différence matérielle dans une épidémie qui a été largement caractérisée par un manque d'intérêt de la part des régulateurs fédéraux de l'agriculture et de la santé publique est tout simplement un non-sens pour moi, » dit-il.

Kawoaka a refusé de discuter de ses recherches et Fouchier n'a pas pu être joint.

virologue à l'Université du Michigan à Ann Arbor, a déclaré que les expériences menées par Kawaoka et Fouchier sont extrêmement utiles pour déterminer ce à quoi il faut faire attention alors que le virus balaie la planète. Et il est surpris que davantage de gens ne parlent pas de leur valeur.

« Personne ne semble souligner le fait que ces expériences de gain de fonction (…) nous ont fourni une information importante, à savoir que ce virus peut sauter », a déclaré Imperiale.

D'autres expériences de gain de fonction menées sur le H5N1 il y a des années ont alerté les scientifiques sur des mutations potentielles qui pourraient aider le virus du monde réel à se propager plus facilement dans l'air, à mieux infecter les cellules des voies respiratoires des mammifères, etc.

« Ces expériences d'il y a 10 ans étaient très instructives », a déclaré Lakdawala. « Cela nous a aidé à être mieux préparés. »

Mais à moins que la communauté scientifique ne défende ces travaux et ne conteste leur image négative, ce ne sera pas le cas à l'avenir, a déclaré Goodrum. « Il est très probable que nous serons moins préparés à la prochaine pandémie que nous ne l’étions à la précédente. »