Distinct rates and patterns of spread of the major HIV-1 subtypes in Central and East Africa

• DOI: 10.1371/journal.ppat.1007976
• Publication Date: 2019-12-06T18:22:44Z
• Authors: Nuno R. Faria; Nicole Vidal; José Lourenco; Jayna Raghwani; Kim C. E. Sigaloff; Andy J. Tatem; David A. M. van d...; Andrea-Clemencia ...; Rebecca Rose; Carole L. Wallis; Steve Ahuka-Mundeke; Jean-Jacques Muye...; Jérémie Muwonga; Marc A. Suchard; Tobias F. Rinke d...; Raph L. Hamers; Nicaise Ndembi; Guy Baele; Martine Peeters; Oliver G. Pybus; Philippe Lemey; Simon Dellicour
• Keywords: Epidemiology; 390; Human immunodeficiency virus 1; HIV Infections; Gene sequence; Eastern; FOS: Health sciences; Virologie générale; Gene; Sociology; [SDV.MHEP.MI]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Infectious diseases; Pathology; 2.2 Factors relating to the physical environment; Population growth; Aetiology; Biology (General); Phylogeny; Immunology and Microbiology; Parasitologie; 0303 health sciences; Geography; Correlation analysis; Life Sciences; Antiviral resistance; Human immunodeficiency virus (HIV); 3. Good health; Phylogeography; Biogeography; Medical Microbiology; HIV/AIDS; Medicine; Infection; Biologie; Human; Virus RNA; Bioinformatics; QH301-705.5; Immunology; RNA sequence; Major clinical study; Microbiology; Article; 03 medical and health sciences; SDG 3 - Good Health and Well-being; Human immunodeficiency virus infection; Health Sciences; Genetics; Humans; Global Epidemiology of HIV and Drug Use; Biology; Demography; Lineage (genetic); Genetic recombination; Virologie médicale; Transmission (telecommunications); FOS: Biological sciences; Electrical engineering; Africa; HIV-1; Geographic distribution; Immunologic diseases. Allergy; Bayes theorem; Seroprevalence; Evolutionary biology; Infectious disease (medical specialty); Engineering; Sequence alignment; Virus isolation; Immunologie; Maximum likelihood method; Disease; Central; Internal medicine; Central Africa; Molecular clock; Genetic analysis; Medical microbiology; Africa, Eastern; Antiretroviral therapy; FOS: Sociology; Phylogenetics; Infectious Diseases; Molecular epidemiology; Nested polymerase chain reaction; Research Article; Markov chain; EMC OR-01; Virology; Africa, Central; Biomedical and Clinical Sciences; Prevention and Treatment of HIV/AIDS Infection; Pandemic; Biologie moléculaire; HIV; RC581-607; Human immunodeficiency virus 1 infection; Coronavirus disease 2019 (COVID-19); Human Immunodeficiency Virus/Acquired Immunodeficiency Syndrome; [SDV.SPEE]Life Sciences [q-bio]/Santé publique et épidémiologie; Microbiologie et protistologie [bacteriol.virolog.mycolog.]

Since the ignition of the HIV-1 group M pandemic in the beginning of the 20th century, group M lineages have spread heterogeneously throughout the world. Subtype C spread rapidly through sub-Saharan Africa and is currently the dominant HIV lineage worldwide. Yet the epidemiological and evolutionary circumstances that contributed to its epidemiological expansion remain poorly understood. Here, we analyse 346 novel pol sequences from the DRC to compare the evolutionary dynamics of the main HIV-1 lineages, subtypes A1, C and D. Our results place the origins of subtype C in the 1950s in Mbuji-Mayi, the mining city of southern DRC, while subtypes A1 and D emerged in the capital city of Kinshasa, and subtypes H and J in the less accessible port city of Matadi. Following a 15-year period of local transmission in southern DRC, we find that subtype C spread at least three-fold faster than other subtypes circulating in Central and East Africa. In conclusion, our results shed light on the origins of HIV-1 main lineages and suggest that socio-historical rather than evolutionary factors may have determined the epidemiological fate of subtype C in sub-Saharan Africa.<br/>Desde el inicio de la pandemia del VIH-1 del grupo M a principios del siglo XX, los linajes del grupo M se han extendido de manera heterogénea por todo el mundo. El subtipo C se propagó rápidamente por el África subsahariana y actualmente es el linaje de VIH dominante en todo el mundo. Sin embargo, las circunstancias epidemiológicas y evolutivas que contribuyeron a su expansión epidemiológica siguen siendo poco conocidas. Aquí, analizamos 346 secuencias pol novedosas de la RDC para comparar la dinámica evolutiva de los principales linajes del VIH-1, los subtipos A1, C y D. Nuestros resultados sitúan los orígenes del subtipo C en la década de 1950 en Mbuji-Mayi, la ciudad minera del sur de la RDC, mientras que los subtipos A1 y D surgieron en la capital de Kinshasa, y los subtipos H y J en la ciudad portuaria menos accesible de Matadi. Después de un período de 15 años de transmisión local en el sur de la RDC, encontramos que el subtipo C se propaga al menos tres veces más rápido que otros subtipos que circulan en África Central y Oriental. En conclusión, nuestros resultados arrojan luz sobre los orígenes de los principales linajes del VIH-1 y sugieren que los factores sociohistóricos más que evolutivos pueden haber determinado el destino epidemiológico del subtipo C en el África subsahariana.<br/>منذ اشتعال جائحة المجموعة M لفيروس نقص المناعة البشرية -1 في بداية القرن العشرين، انتشرت سلالات المجموعة M بشكل غير متجانس في جميع أنحاء العالم. ينتشر النوع الفرعي C بسرعة عبر أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى وهو حاليًا السلالة المهيمنة لفيروس نقص المناعة البشرية في جميع أنحاء العالم. ومع ذلك، لا تزال الظروف الوبائية والتطورية التي ساهمت في انتشاره الوبائي غير مفهومة بشكل جيد. هنا، نقوم بتحليل 346 تسلسلًا جديدًا للبول من جمهورية الكونغو الديمقراطية لمقارنة الديناميكيات التطورية للأنساب الرئيسية لفيروس نقص المناعة البشرية -1، والأنواع الفرعية A1 و C و D. تضع نتائجنا أصول النوع الفرعي C في الخمسينيات في مبوجي مايي، مدينة التعدين في جنوب جمهورية الكونغو الديمقراطية، بينما ظهر النوعان الفرعيان A1 و D في العاصمة كينشاسا، والنوعان الفرعيان H و J في مدينة ماتادي الساحلية التي يصعب الوصول إليها. بعد فترة 15 عامًا من الانتقال المحلي في جنوب جمهورية الكونغو الديمقراطية، وجدنا أن النوع الفرعي C ينتشر أسرع بثلاثة أضعاف على الأقل من الأنواع الفرعية الأخرى المتداولة في وسط وشرق إفريقيا. في الختام، تسلط نتائجنا الضوء على أصول الأنساب الرئيسية لفيروس نقص المناعة البشرية -1 وتشير إلى أن العوامل الاجتماعية والتاريخية وليس التطورية ربما تكون قد حددت المصير الوبائي للنوع الفرعي C في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى.<br/>Depuis le début de la pandémie de VIH-1 du groupe M au début du XXe siècle, les lignées du groupe M se sont propagées de manière hétérogène dans le monde entier. Le sous-type C s'est propagé rapidement à travers l'Afrique subsaharienne et constitue actuellement la lignée dominante du VIH dans le monde. Pourtant, les circonstances épidémiologiques et évolutives qui ont contribué à son expansion épidémiologique restent mal comprises. Ici, nous analysons 346 nouvelles séquences pol de la RDC pour comparer la dynamique évolutive des principales lignées VIH-1, sous-types A1, C et D. Nos résultats placent les origines du sous-type C dans les années 1950 à Mbuji-Mayi, la ville minière du sud de la RDC, tandis que les sous-types A1 et D ont émergé dans la capitale Kinshasa, et les sous-types H et J dans la ville portuaire moins accessible de Matadi. Après une période de 15 ans de transmission locale dans le sud de la RDC, nous constatons que le sous-type C se propage au moins trois fois plus rapidement que les autres sous-types circulant en Afrique centrale et de l'Est. En conclusion, nos résultats mettent en lumière les origines des principales lignées du VIH-1 et suggèrent que des facteurs socio-historiques plutôt qu'évolutifs ont pu déterminer le sort épidémiologique du sous-type C en Afrique subsaharienne.<br/>