Variabilité des génomes viraux et conséquences physiopathologiques Modèle des virus influenza marie-edith.lafon@viro.u-bordeaux2.fr 2007 2008
Structure des virus Génome : ARN ou ADN Capside (nucléocapside) glycoprotéines de surface (spicules) ancrées dans la capside ou l enveloppe Enveloppe
Mécanismes de variation des génomes viraux Facteurs propres au virus : Taux d'erreurs des enzymes virales : - systèmes cellulaires de correction de l'adn taux d'erreurs : 10-10 à -7 - pas de système cellulaire de correction de l'arn taux d'erreurs : 10-5 à -3 Intensité de la réplication virale (HIV, HCV) Réservoirs animaux (grippe) Facteurs propres à l'hôte : Pression de sélection exercée par le système immunitaire
La grippe et les virus grippaux Caractéristiques générales La grippe Structure des virus influenza Cycle de multiplication
Caractéristiques cliniques Incubation de 24h-48h Début brutal Syndrome grippal V grippal au troisième jour Nombreuses complications : surinfections bactériennes décompensations d autres pathologies grippes malignes
Transmission : aérienne directe Distance : 2 m Concentration Le virus se répand par les gouttelettes de Pflüge au moment où l on tousse ou l on éternue Le virus pénètre le corps par le nez, la bouche et les yeux 2
Réplication : rapide et intense Concentration en particules virales Concentration en particules virales et sévérité des symptômes Apparition rapide des symptômes Pic de la réplication virale Sévérité des symptômes 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Oxford JS et al. Drugs Discovery Today, 1998 ; 3 (10) : 448-56 Temps (jours) 5
30
Hémagglutinine Génome : ARN simple brin ( ) en 8 segments Neuraminidase Huraux et al, Traité de Virologie Médicale, ESTEM, Paris, 2003.
Différents virus influenza : A, B, C Type B Type C Type A H1N1 H2N2 H3N2 H5N1 H7N7 H9N2
Nomenclature des virus grippaux Sous-type A/Sydney/5/93 (H1N1) Type Lieu d origine Numéro de cahier. Année d isolement Hémagglutinine Neuraminidase B/Beijing/184/93
Huraux et al, Traité de Virologie Médicale, ESTEM, Paris, 2003.
Transcription - réplication Huraux et al, Traité de Virologie Médicale, ESTEM, Paris, 2003.
G Neumann et al.curr Top immnunol 2004 ; 283 : 121-143.
La grippe et les virus grippaux Mécanismes de la variabilité mutations, réassortiments transmission directe de souches aviaires
Mécanismes classiques de variation des virus grippaux Mutations glissements antigéniques épidémie virus A, B et C Réassortiments cassures antigéniques pandémie virus A
Mutations d après le Traité de Virologie médicale, Huraux et al, ESTEM, 2003.
Réassortiment des virus influenza A Réservoir : oiseaux aquatiques - 16 types d HA - 9 types de NA d après le Traité de Virologie médicale, Huraux et al, ESTEM, 2003.
Transmissions inter-espèces des virus grippaux de type A
Réassortiment d après Le Point, 08.09.2005 Mécanisme des pandémies de 1957 et 1968
Hong Kong, 1997 Séquençage complet du génome du virus influenza A de la pandémie de1918 - chez l homme - chez l oiseau EID, 2006 ; 12 : 1-5
Transmission directe de l oiseau à l homme par accumulation de mutations ponctuelles clés Belshe RB. NEJM 2005 ; 353:2209-2211
Etiologies des pandémies connues Huraux et al, Traité de Virologie Médicale, ESTEM, Paris, 2003.
Co-circulation de types viraux distincts Huraux et al, Traité de Virologie Médicale, ESTEM, Paris, 2003.
Origine complexe des différents segments d ARN génomique AS Lipatov et al, J Virol 2004 ; 78 : 8951-8959. I Stephenson et al, Lancet Infectious Diseases 2004 ; 4 : 499-509
Réassortiments complexes : HA, NA, et les autres segments d ARN (même hors pandémie) C Xu et al, Microbes Infection 2004 ; 6 : 919-925.
Pandémies... et menaces pandémiques 1918 : grippe espagnole A(H1N1) > 30 millions de morts 1957: grippe asiatique A(H2N2) 1 million 1968 : grippe de Hong Kong A(H3N2) 0,8 million A/Duck/Ukraine/1/63 (Hav7=H3) 1976 Incident de Fort Dix A(H1N1) : rôle du porc 1997 Hong Kong A(H5N1) : poulet-homme Depuis 2003 : multiples épidémies de grippe aviaire A(H5N1), A(H7N7), A(H7N2),A(H7N3),A(H9N2) 2005 : séquence AH1N1 1918 ; adaptation rapide à l homme
Nombre cumulé de cas humains (OMS) http://www.who.int/csr/disease/avian_influenza/en/
Cas humains récents
Epizootie (données récentes)
Brèves A H5N1... Présentation clinique chez l homme : incubation plus longue, signes digestifs, enfants Mortalité humaine # 50% : pas de sous-évaluation des cas Cas de transmission inter-humaine rares mais publiés Modification du tropisme viral chez l homme : isolement de virus H5N1 dans le tube digestif Animaux sensibles au virus A H5N1 : chats, chiens...
EID 2006 ; 12 : 1542-1547. 194 maisonnées 95% éleveurs de volailles 35% des volailles potentiellement contaminées 351 personnes testées sérologies positives : 0% (Ac neutralisants H5N1)
Migrations aviaires... Rappole G et al., EID 2006 ; 12 : 1577 et humaines
«Highly Pathogenic H5N1 Influenza Virus in Smuggled Thai Eagles, Belgium». Mai 2005 http://www.cdc.gov/ncidod/eid/
Réseaux de surveillance www.grog.org
grog.org
La grippe et les virus grippaux Conséquences de la variabilité Pathogénicité Vaccins et anti-viraux Diagnostic
Pathogénicité d un virus influenza A Nouveauté dans la population humaine : immunité relative conférée par les infections et vaccinations antérieures Déterminants viraux : - HA - protéines de structure (ARN pol)
Immunité de la population Incidence de la grippe (cliniquement patente) Taux moyen d anticorps dans la population anti-a HxNx Taux moyen d anticorps dans la population anti-a HyNy Incidence de la maladie Pandémie Période interpandémique Epidémie Epidémie Pandémie Epidémie Niveaux moyen d anticorps dans la population 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Temps en années Introduction d un virus hypothétique A HxNx Une variation mineure mais significative des virus A HxNx peut se produire. Les épidémies peuvent ne pas être dûes à de telle variation Introduction du virus hypothétique A HyNy (nouveau sous-type). Le sous-type A HxNx disparaît. Mandell, Douglas and Bennett s Principles and Practice of Infectious Diseases, 5 th ed. 2000 : 1829. Modified from Kilbourne ED. Influenza. 1987 : 274, avec autorisation.
Pathogénicité d un virus influenza A Nouveauté dans la population humaine Déterminants viraux : - HA : atteinte d organes multiples insertions d AA basiques au site de clivage - protéines de structure : mutations clés ARN pol (PB2) : Glu627Lys capacité réplicative et spécificité d hôte (A H5N1 et A H7N7) NS1 : réponse immune inhibition voie interféron (A H1N1 1918) et déséquilibre cytokinique (A H5N1)
Site de clivage de HA : insertion d acides aminés basiques et possibilité de clivage intra-cellulaire Neuman G et al., EID 2006 ; 12 : 881-886
Variabilité, vaccins et anti-viraux
Le vaccin anti-grippal : plus que jamais d actualité! Virus grippal fragmenté et inactivé 2 souches A, 1 souche B Contenant des antigènes analogues à des souches ayant récemment circulé Taux de protection variable Parmi les personnes cibles : personnel de santé, femmes enceintes, personnes âgées et maladies chroniques...
La fabrication du vaccin anti-grippal J Treanor, NEJM 2004, nov 11
Rôle protecteur des Ac anti HA Hannoun C et al, Virus Res 2004 ; 103 : 133-138
John Treanor, NEJMed, 2004 ; 351 : 2037-2040
Epidémie «banale» de grippe : amplification et transmission par les enfants scolarisés mortalité chez les personnes fragilisées. W. Glezen, J Clin Virol 2006 ; 37 : 237-243 Pandémie : mortalité chez les jeunes adultes.
Vaccin anti A H5N1? Essais vaccinaux A H5N1 (aviaire) chez l homme «vaccin pré-pandémique» : virus atténué (A-PR8/34H1N1) recombinant, cultivé sur oeuf embryonné, inactivé, purifié bonnes réponses en anticorps, mais avec des doses élevées d Ag Essais antérieurs : ex H9N2 (Grande Bretagne) réponses plus fortes et rapides après 35 ans mémoire immunitaire «croisée»?
Stephenson I et al. Lancet. 2003;362:1959-66.
amantadine rimantadine - résistances : 35% Anti-viraux - des virus aviaires spontanément résistants zanamivir oseltamivir d après le Traité de Virologie médicale, Huraux et al, ESTEM, 2003. résistances : 0.4 à 18% en 5 jours
Inhibiteurs de la proteïne M2 Amantadine (Mantadix ) Rimantadine (Roflual ) Actifs uniquement sur le virus de type A Effets secondaires importants (neurologiques ++) Acquisition de résistances : 30% en 2-5 jours Inhibiteurs de la neuraminidase ++ Zanamivir (Relenza ) Oseltamivir (Tamiflu ) Actifs sur les virus de type A et B - Résistances : 0.4 à 18%??? (enfants, en 5 jours) 62
Résistance à l oseltamivir par mutation dans NA C763T De Jong et al., NEJM 2005 ; 353 : 2667
Variabilité et diagnostic PCR en temps réel
PCR dans le gène M Grippe A Courbes de fusion Grippe B Tm témoin A H3 = 63 C Tm témoin A H1 = 68 C
PCR A H5N1
La grippe espagnole (1918-1919) : un accident dans l histoire? C Hannoun, Virologie, 2002 : 6 (n spécial) : S83-90. Cours de virologie sur la grippe : www.franceinfectieux.org/virus/basic/basic_vir_5.htm Sites : www.grog.org www.sante.gouv.fr www.who.int/csr/disease/avian_influenza/en/ www.cdc.gov/ncidod/eid/
Rappole G et al., EID 2006 ; 12 : 1577