1 Coucou, c est encore moi - La vaccination contre la grippe Normalement, l Homme est muni d une résistance intelligente qui détecte les agresseurs qui sont étrangers au corps tel que des pathogènes ou des virus. Cette résistance est appelée système immunitaire, il combat constamment les envahisseurs et enregistre des informations sur les pathogènes tel une photo de recherche. Ce processus se divise en plusieurs étapes. D abord, le système immunitaire détecte les agresseurs inconnus grâce à certaines molécules protéiques appelées antigènes, présentes sur la surface de ces agresseurs. Contre ces antigènes, le système immunitaire développe de son côté de complexes molécules protéiques (anticorps) qui sont destinées à combattre et détruire l envahisseur. Pour que le système immunitaire n ait pas besoin de combattre à chaque fois des pathogènes déjà connus, ces anticorps spécifiques sont enregistrés dans des cellules nommées lymphocytes-b mémoires - comme les photos de recherche dans un fichier. En cas de contamination répétée, le système immunitaire a recours à ces lymphocytes-b mémoire et reconnaît toute de suite l agent pathogène. Ainsi, le système immunitaire est capable de réagir rapidement aux pathogènes afin de les détruire avant que la maladie ne se déclare. Par la vaccination on essaye de soutenir la défense du corps et de préparer celui-ci le mieux possible aux attaques de pathogènes spécifiques. Pour cela, les vaccins doivent ressembler le plus possible aux pathogènes qui, de leur côté, ont des stratégies de contamination très variables. Contre de nombreuses infections virales, une vaccination unique suffit pour que la maladie ne puisse subvenir. Ceci est par exemple le cas pour la rougeole. En 1963 a été conçu et autorisé un vaccin contre la rougeole avec lequel les petits enfants sont vaccinés à grande échelle. Depuis ce temps-là, la rougeole n apparaît plus que rarement et se limite à de petites régions (voir la diminution des cas de rougeole sur le graphique n 1). La conception de vaccins contre la grippe remonte également à des décennies. Contrairement à la vaccination unique contre la rougeole au cours de l enfance, chaque année à la fin de l automne, la population est invitée à se faire vacciner contre la grippe. Ceci est nécessaire à cause de la pathogénicité très variable de la grippe qui risque de déclencher chaque année durant les mois d hiver à une nouvelle épidémie (graphique n 2). Le vaccin en question est assemblé chaque année avec trois composantes différentes (entre autre une contre le virus de l Influenza-B) et selon la recommandation de l Organisation Mondiale de la Santé (OMS 1 ) (Tableau n 1). 1 En anglais: World Health Organization (WHO)
2 400 Cas de rougeole par 100.000 300 200 100 Vaccin autorisé 0 1960 1970 1980 1990 2000 Graphique n 1: Cas de rougeole depuis 1960 (voir aussi: Madigan, M.T., Martinko, J.M. (2006): Brock, Mikrobiologie; 11. überarbeitete Auflage, Pearson Studium) 14 12 Cas d'influenza par 1000/semaine 10 8 6 4 2 0 1970 1980 1990 2000 Graphique n 2: Cas d Influenza depuis 1970 (voire aussi: http://www.rivm.nl/vtv/object_document/o1733n18081.html, decembre 2008)
Tableau n 1: Vaccins contre la grippe des dernières années (selon l OMS) Saison Souche d Influenza recommandée pour le vaccin 2005/06 une souche semblable à la A/New Caledonia/20/99 (H1N1) une souche semblable à la A/California/07/2004 (H3N2) une souche semblable à la B/Shanghai/361/2002 2006/07 une souche semblable à la A/New Caledonia/20/99 (H1N1) - (inchangée) une souche semblable à la A/Wisconsin/67/2005 (H3N2) - (remplace l ancienne composante H3N2) une souche semblable à la B/Malaysia/2506/2004 - (remplace l ancienne composante B) 2007/08 une souche semblable à la A/Solomon Islands/3/2006 (H1N1) une souche semblable à la A/Wisconsin/67/2005 (H3N2) une souche semblable à la B/Malaysia/2506/2004 2008/09 une souche semblable à la A/Brisbane/59/2007 (H1N1) une souche semblable à la A/Brisbane/10/2007 (H3N2) une souche semblable à la B/Florida/4/2006 3 Nomenclature des différentes souches de vaccins En plus du type du virus (Influenza A, B ou C), on indique également l hôte duquel le pathogène a été isolé, le lieu géographique de l isolation, la numérotation de l isolat, l année et les sous-espèces des protéines d hémagglutinine (H) et de neuraminidase (N). Le nom complet du premier virus de l influenza-a, isolé d un cochon est alors : A/Swine/Iowa/15/30 (H1N1). Il a été isolé en 1930 à Iowa en tant que 15 ème virus de la sous-espèce H1N1. Si l isolat a été extrait d un homme, on n indique pas d hôte.
Fiche d information n 1 4 LA ROUGEOLE Le virus et sa provenance Le virus de la rougeole appartient aux Morbillivirus de la famille des Paramyxoviridées. Ces virus ont une couche qui est dérivée de la membrane plasmique dans laquelle sont entreposées des protéines extrinsèques spécifiques pour ce virus, soit l hémagglutinine (H) et la protéine de fusion (F). Dans la nucléocapside se trouve un brin d ARN d environ 15900 bases azotées qui codent pour sept protéines différentes. Ces protéines sont responsables de la structure du virion et de l amplification de l ARN virale. Gleiberg, 2007(www.wickipedia.org) Licenced by: Creative Commons Attribution ShareAlike 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/legalcode) Contrairement au influenzavirus, le virus de la rougeole apparaît uniquement chez l homme, pas chez les animaux (il n existe donc pas de «réservoir animal» pour la rougeole comme il en existe un pour l influenzavirus). On suppose que la rougeole s est développée par adaptation à la population humaine d un virus avunculaire causant la peste bovine. L infection La rougeole est une infection virale aiguë qui appartient aux «maladies d enfance». Les virus se répandent par contamination orale et parviennent au corps à travers les voies respiratoires. Dans la plupart des cas, les symptômes de la maladie (fièvre, toux, eczémas) persistent entre 7 et 10 jours. Environ cinq jours après l infection on peut détecter dans le sang des anticorps contre le virus de la rougeole. Le grand nombre de complications durant le cours de l infection par la rougeole mène à un taux de mortalité élevé. Une infection surmontée lègue une immunité à vie de sorte qu une nouvelle contamination par la rougeole est peu probable. Eclats de la maladie et vaccination Même si la rougeole était à l époque une maladie très répandue, elle n apparaît dans les pays industriels de nos jours que dans des cas isolés. Cela est dû à une tentative de vaccination à grande échelle mise en place dans les années 1960. En 1963, un vaccin a été autorisé qui immunise l homme contre la rougeole. En général on applique une vaccination multiple - dans ce cas le «triple associé» - qui immunise en même temps contre les virus de la rougeole, des oreillons et de la rubéole. Grâce à ces grandes campagnes de vaccination, aux Etats Unis la rougeole a été éradiquée dans certaines régions (voir graphique n 1).
Fiche d information n 2 5 INFLUENZA Le virus et sa provenance L influenzavirus fait partie des orthomyxoviridés. Le génome se compose de 8 fragments de brin d ARN monocaténaire qui sont entourés d une enveloppe. Cette enveloppe se compose d une bicouche de phospholipides dans laquelle sont enrobées différentes glycoprotéines. Parmi ces glycoprotéines, deux protéines membranaires jouent un rôle important pour l adhésion du virus à la cellule hôte. Soit la hémagglutinine (H) National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) (modifiés) et la neuraminidase (N) qui sont également prépondérants pour la désignation du virus. A ce jour, on connaît 16 types différents de la protéine H et 9 types de la protéine N. Le virus se vante d une grande variabilité de combinaisons de protéines membranaires due à la fois aux mutations des gènes qui codent pour ces protéines (dérive antigénique) et à la recombinaison des fragments (substitution antigénique). L influenzavirus provient à l origine des oiseaux aquatiques. Ceux-là forment un réservoir naturel pour toutes les sous-espèces des virus de l influenza (soit H1-16 et N1-9). Les virus de ce réservoir animal peuvent également être transmis de l oiseau à l homme. Cependant, les influenzavirus humains les plus répandus sont les sous-espèces de H1N1, H1N2, H2N2 et de H3N2. D autres groupes d organismes comme par exemple les chevaux, les phoques ou les cochons servent également d hôte pour le virus de l influenza-a. (Voir les fiches d information supplémentaire pour des explications détaillées de la dérive antigénique et de la substitution antigénique). L infection L influenzavirus est diffusé par voie orale et contamine en premier lieu la partie supérieure du système respiratoire. L infection d influenza peut soit se passer sans que le patient ne démontre aucun symptôme ou, au pire, causer une pneumonie mortelle. La maladie débute brusquement après un temps d incubation d environ 1 à 5 jours, dépendant de la quantité de virus envahissants et du système immunitaire de la personne concernée. La plupart des personnes infectées conçoivent une immunité temporaire contre le virus infectant de façon qu il soit impossible à un virus avec des caractères d antigènes ressemblants de déclencher une épidémie dans les 2 ou 3 années qui suivent. Eclats de la maladie et vaccination L infection existe dans la population humaine en tant qu épidémie «endémique virale» et on constate spécialement en fin d automne et en hiver des éclats annuels. La dérive antigénique permet au virus de duper en permanence l immunité de la population et s avère responsable de la réapparition permanente des épidémies (graphique n 2) qui entrent en scène dans un rythme cyclique d un écart de 2 à 3 ans. Des épidémies mondiales (dites pandémies) apparaissent moins souvent et sont le résultat de la substitution antigénique. Grâce à la vaccination, des épidémies grippales sont devenues gérables. Cependant, il est nécessaire d adapter les vaccins chaque année au virus prédominant.
6 Exercices 1. Bien que notre système immunitaire soit capable de se souvenir de pathogènes qui ont envahi le corps et bien qu il ait créé des anticorps, nous n acquérons pas de protection permanente contre l influenzavirus par un vaccin unique. Egalement une infection de l influenza surmontée ne garantit pas de protection immunitaire à long terme. A quel processus peut-on attribuer la variabilité de l influenzavirus? (Servez-vous aussi de la fiche d information n 2). 2. La fiche d information n 2 explique que toutes les combinaisons possibles entre les 16 types d hémagglutinine et les 9 types de neuraminidase peuvent apparaître chez les influenzavirus. a. Selon le tableau n 1, quels sont les sous-espèces virales qu on utilise chaque année pour les vaccinations? b. Pourquoi ne vaccine-t-on pas la population contre toutes les sous-espèces? c. Pourquoi choisit-on chaque année différents isolats de différentes sous-espèces virales? 3. Analysez graphiques n 1 et 2. Depuis 1963 les Hommes sont vaccinés contre la rougeole au cours de leur jeunesse pour qu ils acquièrent une protection immunitaire à vie. Cependant il est nécessaire de vacciner la population chaque année contre l influenza. a. Décrivez et comparez les graphiques n 1 et 2. b. Quels indices donnent les différents succès de vaccination sur les différentes «stratégies» qui sont à la base de l évolution du virus de la rougeole et de celui de l influenza-a? Tenir compte de la variabilité des virus, de l adaptation et de la spécificité pour un certain hôte (servez-vous des fiches d information n 1 et 2). c. Quelles forces et faiblesses résultent des stratégies des deux types de virus en question pour leur propre survie? 4. Contre les virus de la grippe humaine on a établi un programme de vaccination annuel. En plus de la peur d une épidémie «normale» de la grippe, il règne une grande angoisse d un éclat pandémique du virus H5N1, donc d un transfert du virus mortel de la grippe aviaire H5N1 sur l homme et ensuite, son expansion sur la population. Pourquoi ne vaccine-t-on donc pas l homme par précaution contre ce virus? 5. En quoi diffèrent le virus de la rougeole et celui de l influenza et comment ces différences expliquent-elles la plus grande variabilité de l influenzavirus?
Proposition de solution Exercice 1 : Le virus de l influenza-a est doté d une capacité de transformation extraordinaire et dispose ainsi d une grande variabilité. Il peut accumuler des mutations aléatoires qui permettent une modification des protéines virales au niveau de leur structure et de leurs propriétés (dérive antigénique). Des erreurs de copie de l information génétique mènent à une modification de la structure de l hémagglutinine et de la neuraminidase ce qui fait que le système immunitaire ne les reconnaît plus. En plus, la substitution antigénique, donc l échange de segments du génome entre les différentes sous-espèces, permet à l influenzavirus de modifier ses caractéristiques de façon considérable. Exercice 2 : a. Les sous-espèces H1N1 et H3N2 sont les mêmes chaque année. b. Toutes les sous-espèces ne peuvent pas contaminer l homme. Les deux sous-espèces H1N1 et H3N2 sont démontrées infectieuses et s avèrent responsables des contaminations des dernières grandes pandémies et épidémies. c. Au niveau de la composition des vaccins, les isolats varient dans les sous-espèces virales, puisque un taux de mutation élevé (dérive antigénique) des protéines extrinsèques mène à des changements permanents. Exercice 3 : a. b. Par rapport au virus de la rougeole, celui de l influenza dispose d une grande variabilité (au niveau des antigènes). Cependant, le virus de la rougeole n a que l être humain comme hôte. c. Avantage du virus de la rougeole : Une adaptation optimale à son hôte (l homme). Inconvénient du virus de la rougeole : Caractéristiques constantes des antigènes. Le système immunitaire de l hôte (l homme) peut s y adapter de façon optimale et acquérir une immunisation à vie. Extermination possible par un vaccin efficace (Impasse de l évolution?). Forces de l influenzavirus :Caractéristiques d antigène variables lui permettant sans cesse d esquiver le système immunitaire. On ne peut concevoir de vaccin qui soit efficace à long terme et de même une immunisation à long terme est impossible. Vu que l influenzavirus est capable de franchir la frontière des espèces (oiseau homme), il lui est possible de se propager plus largement. Il détient donc une capacité d adaptation plus diversifiée que par exemple le virus de la rougeole. Faiblesses de l influenzavirus : Il est soumis à une forte sélection naturelle par le système immunitaire de l homme. 7 Exercice 4 : Jusqu alors, le virus H5N1 n a pas réussi à franchir la frontière des espèces entre l oiseau et l homme (à l exception de quelques conditions extrêmes de contact très rapproché entre la volaille contaminée et l homme) et ne s est donc pas propagé entre les hommes. La condition d une adaptation réussie à un nouvel hôte et d une propagation entre les nouveaux hôtes (les hommes) est un certain nombre de mutations. Ces mutations ne sont pourtant pas prévisibles puisqu elles sont soumises au hasard. Comme la modification du virus n est pas prévisible et qu un vaccin efficace doit être adapté parfaitement au virus, on ne peut concevoir de vaccin préventif.
8 Exercice 5 : Le virus de la rougeole contient un seul brin d ARN tandis que l influenzavirus contient huit petits fragments différents. Ainsi le taux de recombinaison et par conséquent la variabilité sont plus élevés. Le virus de la rougeole ne possède pas de réservoir animal (les virus de la rougeole sont des parasites endémiques de l homme) de sorte que la vaccination d une population peut éradiquer le virus. Le virus de l influenza a comme réservoir naturel dans le gibier à plumes. Ainsi un nouveau transfert hypothétique de l animal à l homme rend une extermination de l influenzavirus impossible. Bibliographie et liens: Madigan, M.T., Martinko, J.M. (2006): Brock Mikrobiologie. Pearson Studium. Modrow, S., Falke, D., Truyen, U. (2003): Molekulare Virologie. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, 2. edition. World Health Organization (WHO): www.who.int (Décembre 2008)
Fiche d information supplémentaire n 1 Dérive génétique / dérive antigénique 9 Dérive génétique un terme à différentes significations Dans le cas ci-présent concernant la génétique virale, le terme de la dérive génétique (dérive accidentelle ou fortuite) est utilisé ans un autre sens que dans la génétique des populations. Le terme de la dérive fortuite est utilisé dans la génétique des populations pour décrire des changements accidentels des fréquences alléliques qui peuvent avoir de grandes influences notamment sur des petites populations. La dérive fortuite mène à des changements imprévisibles du patrimoine génétique, par exemple la stabilisation d un allèle quelconque. En ce qui concerne les virus, le terme de la dérive génétique se réfère en première ligne au changement continu (par mutation) des gènes qui codent les antigènes, soit la dérive antigénique. Par cette modification permanente des antigènes et par la sélection du système immunitaire de l hôte, les mutations ayant le plus de succès peuvent s imposer (sélection positive). Dérive antigénique National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) (modifiés)
Fiche d information supplémentaire n 2 Substitution génétique / substitution antigénique 10 Substitution génétique et substitution antigénique A: Double infection de la cellule hôte, par ex. avec H1N1 et H2N2. B: Substitution génétique une nouvelle combinaison de segments génétiques peut se créer pendant l assemblage du virus («genetic reassortment»). Dans le cas ci-présent, le réassortiment ne reçoit pas de nouvelle désignation, puisque les segments d ARN codants les protéines extrinsèques restent inchangés. Le nouveau virus est H1N1. C: Substitution antigénique une nouvelle combinaison de segments génétiques peut se créer pendant l assemblage du virus («genetic reassortment»). Vu que les segments d ARN codants les protéines extrinsèques sont touchés par le réassortiment, le virus reçoit une nouvelle désignation : H2N1. H1N2 est également possible mais non représenté. National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) (modifiés)