Quelle est la stabilité du Coronavirus sur des surfaces inertes ?

Temps de lec­ture : 10 minutes

Depuis quelques semaines, le mot “Coronavirus” est dans toutes les conver­sa­tions. À quoi cor­res­pond-il exac­te­ment ? Le terme “Coronavirus” désigne un ensemble de virus pou­vant infec­ter les humains et d’autres ani­maux. Chez l’hu­main, l’in­fec­tion par les Coronavirus est géné­ra­le­ment bénigne ou asymp­to­ma­tique. Mais dans cer­tains cas, l’in­fec­tion par un Coronavirus peut engen­drer une patho­lo­gie pul­mo­naire grave pou­vant conduire au décès. Le SARS-CoV‑1 a été le pre­mier Coronavirus média­ti­sé suite à l’é­pi­dé­mie de SRAS appa­rue en Chine entre 2002 et 2003. L’infection par ce virus peut conduire à une mala­die appe­lée SRAS (syn­drome res­pi­ra­toire aigu sévère ; en anglais severe acute res­pi­ra­to­ry syn­drome). En 2012, le MERS-CoV (en anglais ; Middle East res­pi­ra­to­ry syn­drome coro­na­vi­rus) a frap­pé le Moyen-Orient. Le der­nier en date est le virus SARS-CoV‑2 (aus­si appe­lé HCoV-19) res­pon­sable de la mala­die COVID-19 (CoronaVIrus Disease).

Le mot “Coronavirus” bien que plus uti­li­sé que les autres syno­nymes est moins spé­ci­fique et se rap­porte à plu­sieurs virus dif­fé­rents.

Les Coronavirus sont des virus dits “enve­lop­pés” car leur nucléo­cap­side (conte­nant le maté­riel géné­tique) est entou­rée par une mem­brane lipi­dique. Cette mem­brane pro­vient de la cel­lule infec­tée et contient des pro­téines virales (E, M, S ‚HE). Les virus enve­lop­pés pos­sèdent en géné­ral une faible résis­tance dans l’en­vi­ron­ne­ment contrai­re­ment à ceux sans enve­loppe. Ils peuvent sur­vivre quelques heures à quelques jours tan­dis que les virus non enve­lop­pés peuvent sur­vivre plu­sieurs jours à mois.

Coupe trans­ver­sale d’une par­ti­cule virale d’un Coronavirus.

De nom­breuses ques­tions sont encore asso­ciées au nou­veau Coronavirus : le SARS-CoV‑2. Par exemple arrive-t-il à “sur­vivre” en dehors du corps humain lors­qu’il est expo­sé à l’en­vi­ron­ne­ment ?

Inactivation des virus sur des surfaces

Que se passe t‑il lorsque des par­ti­cules virales sont libé­rées en dehors du corps humain ? Les virus infec­tant les voies res­pi­ra­toires tels que les Coronavirus ou Influenza (res­pon­sable de la grippe) ne sont pas trou­vés sous forme de par­ti­cules virales flot­tant libre­ment dans l’air. En effet, ils sont conte­nus dans des petites gout­te­lettes du fluide res­pi­ra­toire pro­ve­nant du corps humain lors de la res­pi­ra­tion, de la parole, d’éternuements. Le terme aéro­sol est uti­li­sé pour dési­gner ces gout­te­lettes.

Le fluide res­pi­ra­toire a une com­po­si­tion phy­si­co-chi­mique très com­plexe. Les ten­sio-actifs et les mucines pré­sents dans ces gout­te­lettes dimi­nuent l’é­va­po­ra­tion. En sor­tant du corps humain, les gout­te­lettes ont une tem­pé­ra­ture de 31 °C et une humi­di­té rela­tive de presque 100 %.

Ces aéro­sols peuvent être res­pi­rés par d’autres humains et conduire à une trans­mis­sion de l’in­fec­tion. Les aéro­sols peuvent aus­si se retrou­ver sur des sur­faces lors­qu’une per­sonne éter­nue à proxi­mi­té d’un objet ou qu’elle ne se lave pas les mains entre l’éternuement et le contact. Sous l’ac­tion de la gra­vi­té, les aéro­sols vont aus­si tom­ber sur des sur­faces et per­mettre ain­si la pro­pa­ga­tion du virus.

La conta­mi­na­tion peut se faire lors d’un contact entre deux per­sonnes. Dans ce cas, les aéro­sols peuvent pas­ser direc­te­ment d’un corps à un autre. La conta­mi­na­tion peut aus­si se faire via des objets et des sur­faces conta­mi­nées par les per­sonnes infec­tées.

Lorsque ces gout­te­lettes sortent du corps humain, elles passent d’un milieu très humide (pra­ti­que­ment 100 % d’hu­mi­di­té rela­tive) à un envi­ron­ne­ment plus sec. Elles s’é­va­porent donc très vite ce qui peut conduire à l’ex­po­si­tion des par­ti­cules virales à l’air libre. Ce chan­ge­ment de milieu peu conduire à une inac­ti­va­tion des par­ti­cules virales les ren­dant ain­si non infec­tieuses. En plus des effets de la déshy­dra­ta­tion, cer­tains maté­riaux tel que le cuivre sont connus pour inac­ti­ver les par­ti­cules virales à leur sur­face. Dans le cas de sur­face en cuivre, cela est dû au stress oxy­da­tif lié à la libé­ra­tion d’ions cuivre par le maté­riau. Les rayons ultra­vio­lets (UV) du soleil sont un autre fac­teur impli­qué dans l’i­nac­ti­va­tion de par­ti­cules virales dans l’en­vi­ron­ne­ment. L’effet des rayons UV s’ex­plique prin­ci­pa­le­ment par une dégra­da­tion du maté­riel géné­tique de la par­ti­cule virale. Les pro­duits de net­toyage tel que l’eau de Javel peuvent aus­si inac­ti­ver des par­ti­cules virales.

Exemple de plu­sieurs fac­teurs connus pour inter­ve­nir dans l’i­nac­ti­va­tion des par­ti­cules virales sur des sur­faces.

Objectif de l’étude

Une nou­velle étude de scien­ti­fiques des États-Unis ana­lyse la sta­bi­li­té des par­ti­cules virales du SARS-CoV‑2 sur plu­sieurs sur­faces inertes. Cette étude a été mise en ligne sur la pla­te­forme medRxiv (lien) le 13 mars 2020 puis publiée le 17 mars 2020 dans le jour­nal The new england jour­nal of medi­cine.

Pour tes­ter la via­bi­li­té du SARS-CoV‑2 en dehors du corps humain, des par­ti­cules ont été dépo­sées sur plu­sieurs sur­faces inertes ain­si que dans un aéro­sol. Les résul­tats per­met­tront de déter­mi­ner si ces sur­faces peuvent être un vec­teur de cette mala­die. En plus du SARS-CoV‑2 res­pon­sable du COVID-19, pour com­pa­rai­son, un autre virus est étu­dié : le SARS-CoV‑1 qui a émer­gé en Chine entre 2002 et 2003. Ce second virus a été choi­si pour la com­pa­rai­son car ils sont tous les deux très proches d’un point de vue géné­tique.

Exposer les particules virales sur des surfaces

Dans cette étude, les scien­ti­fiques uti­lisent une souche de Coronavirus appe­lée SARS-CoV‑2 nCoV-USA-WA1-2020 pro­ve­nant du pre­mier cas de COVID-19 diag­nos­ti­qué aux États-Unis (à Washington). Un liquide conte­nant des par­ti­cules virales de cette souche est pré­pa­ré puis dépo­sé sur les quatre types de sur­face qui sont étu­diés : car­ton, plas­tique, métal inoxy­dé et cuivre. La même quan­ti­té de par­ti­cules virales est dépo­sée sur chaque sur­face.

Pour tes­ter si les par­ti­cules virales sont encore viables après un temps don­né sur ces sur­faces, il est pos­sible de réa­li­ser plu­sieurs pré­lè­ve­ments sur une même sur­face ou alors de pré­pa­rer un échan­tillon de sur­face pour chaque durée à ana­ly­ser. La deuxième option a été choi­sie dans cette étude, on parle de méthode en point final. Pour les quatre maté­riaux tes­tés, plu­sieurs sur­faces sont donc pré­pa­rées puis conta­mi­nées avec la sus­pen­sion virale.

Pour chaque type de sur­face tes­tée, trois échan­tillons sont pré­pa­rés pour chaque durée. Les par­ti­cules virales sont pré­le­vées à la fin de la durée de contact avec du milieu de culture (DMEM ; Dulbecco’s Modified Eagle Medium). Les durées en heure sont celles uti­li­sées pour le car­ton.

Une fois les sur­faces infec­tées, on les laisse incu­ber pen­dant plu­sieurs heures dans des condi­tions défi­nies (entre 21 et 23 °C et avec une humi­di­té rela­tive de 40 %). Après la durée choi­sie, les par­ti­cules virales sont pré­le­vées sur les sur­faces en dépo­sant un peu de liquide (milieu de culture pour cel­lules mam­mi­fères) puis en récu­pé­rant ce liquide.

Exposer les particules virales dans un aérosol

En plus des sur­faces, les scien­ti­fiques ont aus­si étu­dié la via­bi­li­té des par­ti­cules virales dans des aéro­sols. Pour cela, ils uti­lisent un nébu­li­seur (aus­si appe­lé bru­mi­sa­teur) qui per­met de vapo­ri­ser un liquide sous forme de fines gout­te­lettes. Dans cette étude, les gout­te­lettes ont une taille infé­rieure à moins de 5 µm ce qui cor­res­pond à l’ordre de gran­deur (0,5 à 10 µm) de celles pro­duites par l’or­ga­nisme humain lors de la res­pi­ra­tion. Pour évi­ter que les gout­te­lettes tombent à cause de la gra­vi­té ter­restre, elles sont conser­vées dans un appa­reil appe­lé tam­bour rota­tif de Goldberg.

Schéma sim­pli­fié du sys­tème de pro­duc­tion et de sto­ckage des aéro­sols. Le bru­mi­sa­teur /​ nébu­li­seur de Collison per­met la for­ma­tion d’aé­ro­sol en fai­sant pas­ser de l’air à haute pres­sion à tra­vers un liquide. Les gout­te­lettes for­mées sont conduites dans un tam­bour rota­tif. Elles sont alors main­te­nues en l’air via la rota­tion de la masse d’air conte­nu dans l’ap­pa­reil. Cela per­met de conser­ver des aéro­sols sur de longues durées.

Quantifier les particules virales après exposition

Lors de la seconde étape, seules les par­ti­cules virales encore infec­tieuses sont quan­ti­fiées. En effet, par­mi les par­ti­cules récu­pé­rées lors de l’é­tape pré­cé­dente, cer­taines ont pu perdre leur pou­voir infec­tieux. Pour cela une méthode appe­lée dose infec­tieuse pour 50 % des cultures cel­lu­laires (en anglais 50% Tissue Culture Infectious Dose) est uti­li­sée. Cette uni­té cor­res­pond à la quan­ti­té de virus néces­saire pour infec­ter 50 % des cultures cel­lu­laires. Plusieurs cultures cel­lu­laires sont donc mises en contact avec les par­ti­cules virales récu­pé­rées sur les sur­faces. En fonc­tion de la quan­ti­té de par­ti­cules virales dans le pré­lè­ve­ment, il est pos­sible qu’il y ait un effet sur toutes les cultures ou au contraire sur aucune. La sus­pen­sion de par­ti­cules virales est donc diluée pour pré­sen­ter plu­sieurs quan­ti­tés et obte­nir une plus grande gamme de résul­tats.

Détermination de la dose infec­tieuse pour 50 % des cultures cel­lu­laires. Le signe “+” indique qu’il n’y a pas d’ef­fets sur les cel­lules contrai­re­ment au signe “-” indi­quant un effet. Dans ce cas théo­rique, la dilu­tion D cor­res­pond à la dose infec­tieuse pour 50 % des cultures cel­lu­laires.

Les cel­lules infec­tées dans cette étude pro­viennent de la lignée cel­lu­laire Vero E6. Ces cel­lules, issues d’un singe, sont consi­dé­rées comme une lignée cel­lu­laire modèle en bio­lo­gie. Elles sont uti­li­sées dans de nom­breuses études scien­ti­fiques. Elles avaient déjà été uti­li­sées pour l’é­tude du SARS-CoV‑1 après l’é­pi­dé­mie en 2002/​2003.

La lignée cel­lu­laire Vero E6 cor­res­pond à des cel­lules épi­thé­liales de reins pro­ve­nant du ver­vet vert, un singe afri­cain. Ces cel­lules ont déjà été uti­li­sées pour l’é­tude de Coronavirus tels que le SARS-CoV‑1 et le MERS-CoV. Elles pré­sentent un effet cyto­pa­thique lors de l’in­fec­tion.

Des cultures cel­lu­laires sont réa­li­sées puis infec­tées avec des dilu­tions de par­ti­cules virales pré­le­vées sur les sur­faces. Après plu­sieurs jours de culture des cel­lules, il est pos­sible d’ob­ser­ver si l’a­jout des par­ti­cules virales a eu un effet sur les cel­lules. On parle d’ef­fet cyto­pa­thique pour dési­gner les modi­fi­ca­tions de la cel­lule hôte par l’in­fec­tion. Il reste alors à déter­mi­ner la pro­por­tion de cultures cel­lu­laires avec (ou sans) effets visibles

Pour tes­ter la dose infec­tieuse, des cel­lules Vero E6 sont infec­tées avec les par­ti­cules virales pré­le­vées sur les sur­faces ou dans l’aé­ro­sol. Des dilu­tions des par­ti­cules virales sont réa­li­sées. Plusieurs répli­cats sont réa­li­sés pour chaque dilu­tion. La pro­por­tion de répli­cat avec ou sous effet per­met­tra de déter­mi­ner la dose infec­tieuse pour 50 % des cultures cel­lu­laires.

Résultats de l’étude

Une fois la dose infec­tieuse pour 50 % des cultures cel­lu­laires déter­mi­née pour plu­sieurs durées de contact sur les sur­faces, il est pos­sible d’a­na­ly­ser la sta­bi­li­té des par­ti­cules virales. Les résul­tats de cette étude sont expri­més en demi-vie du pou­voir infec­tieux des par­ti­cules virales. Cette uni­té indique le temps néces­saire pour qu’une sub­stance perde la moi­tié de son acti­vi­té. Plus la demi-vie est courte et plus la dimi­nu­tion est impor­tante. Au contraire une demi-vie longue signi­fie que la sub­stance perd len­te­ment son acti­vi­té. Dans le cas de cette étude, il s’a­git du temps néces­saire pour que la moi­tié des par­ti­cules virales perdent leur pou­voir infec­tieux.

Exemple de la dimi­nu­tion du pou­voir infec­tieux des par­ti­cules virales. Chaque flèche cor­res­pond à la dimi­nu­tion égale à la demi-vie.

Le cuivre est la sur­face sur laquelle les par­ti­cules virales ont la demi-vie la plus courte. Cela signi­fie qu’il s’a­git de la sur­face sur laquelle le pou­voir infec­tieux dimi­nue le plus rapi­de­ment. Ce résul­tat concorde avec les pro­prié­tés anti­bac­té­riennes et anti­vi­rales du cuivre qui avaient déjà été mon­trées dans d’autres études scien­ti­fiques. Au contraire, le plas­tique pos­sède la demie-vie la plus longue ce qui signi­fie que la dimi­nu­tion du pou­voir infec­tieux est faible sur cette sur­face.

À par­tir d’une cer­taine durée, il n’est plus pos­sible de détec­ter de dose infec­tieuse pour les pré­lè­ve­ments. Par exemple pour le plas­tique, il faut deux à trois jours pour que l’en­semble des par­ti­cules virales aient per­du leur pou­voir infec­tieux. Dans le cas des aéro­sols, des par­ti­cules virales infec­tieuses sont détec­tées pour chaque durée tes­tée dans l’é­tude. Il n’est donc pas pos­sible de déter­mi­ner quand le pou­voir infec­tieux n’est plus détec­table.

Les résul­tats obte­nus pour le SARS-CoV‑1 et le SARS-CoV‑2 sont simi­laires dans les condi­tions tes­tées (à l’ex­cep­tion du car­ton). Les auteurs de l’é­tude sug­gèrent que la dif­fé­rence entre les deux épi­dé­mies serait due à d’autres fac­teurs que la via­bi­li­té des par­ti­cules virales.

Perspectives de l’étude

Les résul­tats de cette étude ont été obte­nus en labo­ra­toire dans des condi­tions très contrô­lées et spé­ci­fiques. Dans l’en­vi­ron­ne­ment où les condi­tions sont plus variables et com­plexes, la via­bi­li­té des par­ti­cules virales peut être dif­fé­rente. Par exemple pour les aéro­sols, ceux-ci vont tom­ber avec la gra­vi­té et ne pas flot­ter en l’air. Les rayons UV du soleil pour­raient éga­le­ment par­ti­ci­per à l’i­nac­ti­va­tion de ces par­ti­cules virales. De même, une infec­tion des cel­lules Vero E6 dans l’é­tude ne signi­fie pas for­cé­ment une infec­tion chez un être humain (notam­ment via la pré­sence du sys­tème immu­ni­taire).

Malgré les biais dus à la métho­do­lo­gie expé­ri­men­tale, ces résul­tats four­nissent des pistes pour d’autres recherches. C’est en com­pre­nant ce qu’il se passe dans des modèles sim­pli­fiés que l’on peut ensuite pas­ser à des condi­tions plus com­plexes. En atten­dant de futures études, ces résul­tats doivent être consi­dé­rés comme des indi­ca­tions et peuvent ser­vir à mettre en place des gestes bar­rières pour limi­ter les infec­tions.

Note de l’auteur

Pour rap­pel, je ne suis ni méde­cin ni épi­dé­mio­lo­giste. Le but de ce billet n’est pas de don­ner des consignes ou conseils de san­té. Des conseils peuvent être obte­nus sur le site du gou­ver­ne­ment fran­çais, de l’ins­ti­tut Pasteur ou de l’Organisation Mondiale de la Santé.

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