Physiologie, diagnostic et traitement des infections virales

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1 Physiologie, diagnostic et traitement des infections virales Henri Agut AP-HP, Hôpital Universitaire La Pitié-Salpêtrière UPMC, CIMI-Paris UMRS CR7 INSERM U1135 IFSI UE 2.10 Infectiologie Hygiène

2 Plan Définition et structure des virus Cycle viral et conséquences pathologiques Modes de transmission des virus Infection virale de l organisme humain Diagnostic d une infection virale au laboratoire Traitement des infections virales Quelques notions sur les prions Prévention des infections virales

3 Définition et structure des virus

4 Définition d'un virus (I) Micro-organisme de structure simple Particule virale (ou virion) génome : un acide nucléique et un seul, ARN ou ADN capside : ensemble de protéines associées au génome enveloppe (pour les virus enveloppés) : couche lipidique de surface dérivée des membranes cellulaires

5 Définition d'un virus (II) Multiplication intracellulaire nécessité absolue d infecter une cellule qui fournit : précurseurs moléculaires machinerie de synthèse sources d'énergie multiplication par un processus de réplication : à partir du seul message génétique viral synthèse de novo des composants viraux pas d augmentation de taille des particules virales ni de processus de division

6 Structure d un virion Glycoprotéines de l enveloppe Enveloppe Virus nu Haute résistance aux agents chimiques (détergents,.) et physiques (chaleur, radiations ionisantes...) Capside Génome viral Virus enveloppé Faible résistance aux agents chimiques (détergents,.) et physiques (chaleur, radiations ionisantes...)

7 Poliovirus (virus nu) OMS-Genève

8 Virus herpes simplex (virus enveloppé) Source :

9 Cycle cellulaire viral et conséquences pathologiques

10 Cycle de multiplication intracellulaire d un virus Entrée du virus Protéines (structurales et non structurales) ARNm Libération du virus Copies du génome

11 Cycle du VIH VIRUS VIRUS ARN ARN CD4 CXCR4 / CCR5 PROVIRUS Protéines ADN ADN ARNm ARN

12 Cycle productif des herpèsvirus ADN ARNm Protéine

13 Latence des herpèsvirus Transcrits de latence Protéines de latence ADN ARNm Protéine

14 Devenir de la cellule infectée Infection productive (ou lytique) expression de tous les gènes viraux mort cellulaire production virale +++ Infection abortive pas d expression des gènes viraux survie cellulaire pas de production virale Infection persistante (ou chronique) expression de quelques gènes survie cellulaire parfois transformation cellulaire -> cancer production virale ±

15 Modes de transmission des virus

16 Relation structuretransmission Virus nus : résistant bien dans le milieu extérieur transmis par voie interhumaine directe ou indirecte par un objet inerte aussi bien en saison chaude qu en saison froide Virus enveloppés (sauf exceptions) fragiles et rapidement inactivés dans le milieu extérieur transmis essentiellement par voie interhumaine directe exemple des virus respiratoires transmis préférentiellement pendant les saisons froides

17 Epidémiologie des entérovirus (virus nus) Pr Hélène Peigue- Lafeuille, Virologie médicale ESTEM 2003

18 Transmission virale Transmission Virus Aérienne Orale Muqueuse Parentérale Materno- (non orale) infantile Grippe Virus respiratoire + ± syncytial Hépatite A Hépatite B - ± VIH Cytomégalovirus

19 Transmission du virus grippal Transmission du virus par aérosols, gouttelettes et contact manuporté Cas particulier de la transmission des virus grippaux aviaires plus résistants et excrétés plus longtemps: déjections, plumes, viande crue, eau souillée

20 Grippe A: transmission inter-espèces

21 Infection virale de l organisme humain

22 Multiplication du virus dans l organisme Entrée Développement de l infection Multiplication primaire (porte d entrée) Développement de l infection (organe cible) Excrétion Persistance éventuelle Inhibition non spécifique Réponse immune Immunité résiduelle Réponse de l hôte

23 Infections localisées et infections généralisées Infection localisée porte d entrée et organe cible identiques (ou contigus) incubation courte (quelques jours) signes cliniques localisés exemples : grippe, verrues, herpès oculaire Infection généralisée organe cible à distance de la porte d entrée incubation longue (plusieurs semaines) diffusion par voie sanguine, lymphatique, nerveuse signes cliniques dépendant de l organe cible exemples : hépatite A, infection à VIH

24 Défenses antivirales de l organisme Barrières physiques non spécifiques peau : imperméable aux virus (si peau saine) muqueuses : mucus, ph extrêmes, enzymes protéolytiques, mouvements ciliaires Réaction inflammatoire et immunité naturelle (ou innée) non spécifique et immédiatement disponible cellules activables rapidement : macrophages (phagocytose), cellules NK molécules sécrétées à court terme : interférons, chimiokines Immunité spécifique (ou acquise) spécifique de chaque virus fonctionnant sur la reconnaissance des antigènes viraux apparition retardée de plusieurs jours ou semaines efficacité prolongée (mémoire immunitaire) immunité humorale : anticorps immunité cellulaire : cellules présentatrices d antigène, lymphocytes T, lymphocytes B

25 Profils évolutifs des infections virales Anticorps Détection virale Signes cliniques Infection aiguë (ex : entérovirus) Infection chronique latente avec réactivations (ex : herpes simplex) 0 Temps Infection chronique persistante (ex : VIH, virus hépatite C)

26 Virus herpes simplex : physiologie de l infection Peau, muqueuse Nerf sensitif Ganglion nerveux sensitif Primo-infection Latence Réactivation

27 Gingivostomatite à virus herpes simplex Collection Wellcome

28 Herpès labial récidivant Collection Wellcome

29 Panaris herpétique Atlas en couleurs des maladies infectieuses RTD Emond. Maloine SA 1978

30 Kératite herpétique Superficielle Stromale Joseph Colin, Bordeaux Collection Wellcome

31 Encéphalite herpétique

32 Sujets à risque pour des infections virales graves Ages extrêmes Nouveau-nés, nourrissons, enfants Sujets âgés Maladie chronique invalidante Cancer Maladie métabolique : diabète, insuffisance hépatique ou rénale Maladie cardiopulmonaire Immunodépression Congénitale Acquise : traitement par les corticostéroïdes ou anticancéreux, infection à VIH, tumeurs du tissu lymphoïde Grossesse

33 Diagnostic d une infection virale au laboratoire

34 Diagnostic virologique Virus Réponse immunitaire humorale Diagnostic direct Mise en évidence du virus ou des constituants viraux Diagnostic indirect Mise en évidence des anticorps spécifiques (sérologie) Visualisation des particules virales en microscopie électronique Isolement viral en culture de cellules Détection d antigènes viraux Détection / quantification du génome viral Détection des IgG et des IgM par des tests immunoenzymatiques

35 Détection de rotavirus en microscopie électronique

36 Isolement du virus herpes simplex en culture cellulaire Témoin Virus

37 Amplification génique (PCR) ARN Transcription inverse N cycles ADN Amorces Produits amplifiés

38 Diagnostic sérologique de la mononucléose infectieuse

39 Diagnostic sérologique de l infection à VIH : Western blot gp160 gp120 p66 p51 gp41 p32 p24

40 Diagnostic virologique : pourquoi faire? Intérêt individuel du malade : notion de gravité Diagnostic positif : pronostic, traitement Diagnostic différentiel : éliminer une autre maladie Suivi de l infection : pronostic, efficacité du traitement Intérêt collectif Détection d une épidémie Suivi et/ou traitement préventif d une tierce personne : accident d exposition au sang, infection nosocomiale Intérêt cognitif Nécessité d études sous protocole

41 Diagnostic virologique : comment? Prélèvements Précoces Adaptés à la question posée et à l étiologie suspectée Selon des règles techniques précises (prélèvement, identification, renseignements cliniques, transport ) Examens virologiques Adaptés à la question posée Directs et/ou indirects Orientés vers une étiologie plus ou moins précise Effectués selon plusieurs approches Sans approche exhaustive

42 Traitement des infections virales

43 Inhibiteurs de réplication du VIH ARN VIRUS Inhibiteurs de fixation et de pénétration CD4 CXCR4 / CCR5 ARN VIRUS Inhibiteurs de protéase Inhibiteurs de transcriptase inverse ADN Inhibiteurs PROVIRUS d intégrase ADN Protéines ARN ARNm

44 Limites de la chimiothérapie antivirale Spécificité d action en général étroite Nécessité d un diagnostic virologique précis Pas de thérapie à large spectre Limites de l activité antivirale Difficulté à contrôler la réplication à haut niveau Impossibilité à éradiquer l infection latente Emergence de la résistance Interactions pharmacologiques Toxicité cellulaire Coût

45 Détection génétique de la résistance Echantillon biologique Extraction du génome viral Gène cible porteur de mutations Hybridation avec sondes spécifiques des mutations Interprétation de la présence des mutations en termes de résistance (algorithmes) PCR Détermination de séquence nucléotidique

46 Quelques notions sur les prions

47 Prions : encéphalopathies subaiguës spongiformes transmissibles (ESST) Maladies du système nerveux d'incubation silencieuse et d'évolution lente constamment mortelles correspondant à une dégénérescence des neurones dues à l accumulation d'une protéine anormale, la PrPres, forme très résistante à la dégradation d'une protéine normale, la PrPc touchant l'homme et les animaux : tremblante du mouton (scrapie) et de la chèvre encéphalopathie spongiforme bovine (ESB) Circonstances d'apparition (chez l'homme) formes familiales : insomnie fatale familiale formes sporadiques : maladie de Creutzfeldt-Jakob (MCJ) classique formes transmissibles (ESST) : kuru, MCJ des enfants traités par l'hormone de croissance extractive, des greffés de cornée ou de duremère

48 Prions : agents transmissibles très particuliers Appelés aussi agents transmissibles non conventionnels (ATNC) Agents des ESST Propriétés physico-chimiques et biologiques remarquables résistance majeure à la chaleur, à l'irradiation, aux produits chimiques taille estimée entre 15 et 40 nanomètres constitués de protéines ayant une conformation anormale : PrPres Facteurs intervenant dans la transmission et l'expression des ESST facteurs génétiques : gène de la PrP, autres gènes quantité d'agent infectieux dépendant de la nature de l'organe source : infectiosité très élevée : cerveau et moelle épinière infectiosité non détectable : muscles, lait, sérum voie d'inoculation : expérimentalement : intracérébrale > intraveineuse > orale chez l'homme, pas de transmission démontrée par l'allaitement, la grossesse, les transfusions en ce qui concerne l agent de la MCJ classique

49 Prions : ESB et nouvelle forme de MCJ (nvmcj) Epidémie d'esb en Grande-Bretagne pic épidémique en , a quasiment disparu actuellement transmission orale en chaîne par les farines animales fabriquées avec des bovins morts d'esb Apparition de la nvmcj première description en avril 1996 jusqu'à présent, un peu plus de 200 cas en GB et en France propriétés particulières : sujets jeunes manifestations psychiques localisation cérébelleuse avec lésions caractéristiques transmission transfusionnelle : quelques rares cas jusqu à présent Mesures de précaution exclusion de certains tissus bovins à risque de la consommation humaine prévention d une hypothétique transmission interhumaine exclusion des sujets «à risque» des dons de sang, déleucocytation mesures spécifiques en médecine et en chirurgie

50 Prévention des infections virales

51 Facteurs de risque des infections nosocomiales virales Regroupement dans un espace géographique limité (l hôpital) Sujets infectés (sujets sources) Sujets réceptifs (sujets exposés) Susceptibilité accrue aux infections virales due à : Sévérité des maladies sous-jacentes (cancer, diabète, VIH,..) Effets secondaires des traitements (immunosuppresseurs, ) Ages extrêmes (nouveau-nés, vieillards) Multiplication des procédures agressives et des prélèvements Diagnostic Traitement Conditions de travail (parfois) difficiles exposant à : Dérive des pratiques lors des soins Observance diminuée des règles d hygiène Accident d exposition aux liquides biologiques

52 Prévention des infections nosocomiales virales: procédures non spécifiques Précautions standard pour la prévention des infections transmissibles par le sang, les tissus ou les fluides biologiques Nettoyage, désinfection (avec des produits virulicides) et stérilisation des dispositifs recyclables Précautions accrues et codifiées pour la gestion des infections suspectées par des agents très pathogènes (ex : virus des fièvres hémorragiques, grippe H5N1, virus Ebola, coronavirus du MERS) Toutes ces procédures ont l avantage d être efficaces contre un très large spectre d agents infectieux : virus, bactéries, parsites, champignons

53 Précautions standard pour la manipulation des produits biologiques (I) Protection individuelle Gants, surblouse, lunettes, masque Hygiène des mains : lavage (point d eau à commande à pied), application d antiseptiques (distributeur de solutés hydroalcooliques) Pansements étanches sur plaies cutanées Dispositif de lavage oculaire Mesures d hygiène : ne pas manger, ne pas fumer, ne pas se maquiller, attention aux combinés téléphoniques Matériel et gestes techniques adaptés Tubes à fermeture hermétique Conteneur pour aiguilles et lames usagées (ne pas recapuchonner) Pipettes électriques (ne pas pipeter à la bouche) Décontamination des surfaces de travail et du matériel recyclable avec produits désinfectants

54 Produits virucides courants Produit Utilisation Activité virucide Commentaires Hypochlorite de sodium (Javel, Dakin) Désinfectan t Antiseptiqu e Virus nus et enveloppés Nécessite solution fraîche Activité inhibée par de grandes quantités de produits organiques Glutaraldéhyde Désinfectan t Virus nus et enveloppés Solution à renouveler en fonction du nombre d utilisations Dérivés iodés (alcool iodé, polyvinylpirrolidon e) Antiseptiqu e Virus enveloppés et certains virus nus Activité inhibée par de grandes quantités de produits organiques Ethanol à 70% Antiseptiqu e Virus enveloppés Activité discutée contre le virus de l hépatite B Ammoniums quaternaires (détergents) Antiseptiqu e Certains virus enveloppés Activité inhibée par de grandes quantités de produits organiques

55 Précautions standard pour la manipulation des produits biologiques (II) Transport sécuritaire des prélèvements Emballages de sécurité étanches Envoi séparé des feuilles de demandes Gestion et évacuation des déchets Décontamination du matériel jetable Récipients adaptés au mode de stérilisation Respect des circuits d élimination Signalisation du risque biologique

56 Prévention des infections nosocomiales virales : procédures spécifiques Diagnostic et contrôle des sources d infection Isolement (si pertinent) des personnes infectées Exclusion temporaire d une activité à risque pour le personnel infecté Exclusion du don d organe ou de sang Traitement antiviral spécifique quand il est disponible Désinfection spécifique des instruments, dispositifs, équipements et surfaces contaminés Protection des sujets exposés Vaccins : grippe, VZV, rougeole, HBV, HAV, rage Immunoglobulines anti-rsv, -HBV, -VZV Chimiothérapie préventive : grippe, HIV, HSV, CMV, VZV (traitement des expositions accidentelles)

57 Conduite à tenir en cas d accident d exposition à un liquide biologique Pour les projections, laver les muqueuses abondamment à l eau courante ou au sérum physiologique. Pour les piqûres et blessures, laver à l eau avec détergent (savon), puis mettre en contact plusieurs minutes avec un produit antiseptique à action virucide. Prendre un avis médical (médecin référent, médecin du travail) pour une éventuelle prophylaxie spécifique (VIH, HBV, HCV) Déclarer l accident.

58 En résumé Structure et propriétés particulières des virus Transmission et pathogénicité des virus liées à : Structure particulière des virus Physiopathologie de l infection virale au niveau de la cellule et au niveau de l organisme Exposition : vie quotidienne, soins, laboratoire Susceptibilité de la personne exposée Intérêt du diagnostic virologique Approche directe et indirecte Indications et techniques à respecter Efficacité et limites des traitements antiviraux Prévention par des mesures non spécifiques : Protection personnelle, hygiène individuelle Précautions standard Prévention par des mesures spécifiques : Sélection des donneurs Vaccination Chimioprophylaxie