DMC Les virus emergents

Les virus émergents
Le cas du virus H1N1 (grippe)
Et
du virus HIV (SIDA)
► Rappels
 Les pathogènes
 Le système immunitaire
► Le
virus de la grippe
► Le virus du HIV
Les pathogènes différent par leur taille
Virus
Grippe, Polio
Levures
Candida albicans
Parasites
Malaria, Helminthes..
Bactéries
Bacilles,Staphyloccoques
Les pathogènes
► Modes
de Développement
 Virus : hôte intracellulaire obligatoire
 Bactéries : extracellulaire et intracellulaire
 Parasites : extracellulaire et intracellulaire
► Prolifération et dissémination
► Réaction de l’hôte :
dans la population
 Réponse immunitaire (système immunitaire)
 Réponse mémorisée (vaccins)
► Réaction
du pathogène
 Mutations (adaptation)
 Echappement au système immunitaire
Les défenses immunitaires
► Les
organes lymphoïdes
► La réponse immunitaire
 Immunité naturelle
 Immunité spécifique
►Immunité
humorale : lymphocyte B et anticorps.
►Immunité cellulaire : lymphocytes Th et Tc
(tueurs).
Organes Lymphoïdes
►
Organes lymphoïdes primaires:
 Moelle osseuse: maturation des lymphocytes B
 Thymus: maturation des lymphocytes T
►
Thymus
Organes lymphoïdes secondaires:
 Rate
 Ganglions lymphatiques:
► Contiennent lymphocytes et CPA
► Interceptent les antigènes aux points
stratégiques de l’organisme
 Tissus lymphoïdes associés aux muqueuses
► Plaques de Peyer au niveau de l’intestin
Foie
Rate
Moelle
osseuse
Les défenses immunitaires
► Les
organes lymphoïdes
► La réponse immunitaire
 Immunité naturelle
 Immunité spécifique
►Immunité
humorale : lymphocyte B et anticorps.
►Immunité cellulaire : lymphocytes Th et Tc
(tueurs).
Notions à retenir:
Immunité non spécifique ou innée:
Phagocytes, cellules Natural Killer (NK)
Lyse du pathogène, phagocytose, sécrétion protéique
Pas de mémoire  pas de résistance lors d’une réinfection
Immunité spécifique:
Adaptative: mémoire spécifique contre un pathogène donné
Résistance augmente après réinfection
Vaccination : créer l’immunité sans donner la maladie.
Des cellules : Lymphocytes T ( réponse cellulaire) et
Lymphocyte B (réponse humorale ).
Des molécules : Anticorps.
Soi et non soi
Reconnaissance d’un pathogène / éducation des cellules du SI
Mise en place de la réponse spécifique
B
Qu’est qu’un virus?
Qu’est qu’un virus émergent ?
► Un
virus est un hôte cellulaire obligatoire.
 Structure minimale: une enveloppe avec des protéines
membranaires, un génome (ARN, ADN) et des protéines virales
nécessaires à la réplication du virus.
► Un
virus émergent est un virus qui
apparaît brusquement, souvent lié à un
passage inter espèces.
Le virus de la grippe
Le cas du virus H1N1
La grippe A ou « mexicaine »
Historique de la grippe
►
►
►
►
►
►
►
►
►
►
►
►
►
►
- 400 av.JC Hippocrate : épidémies d’allure grippale (Grèce)
1510 première description précise (Angleterre)
1918 grippe espagnole (H1N1) (pandémie la plus sévère)
 entre 20 à 40 millions de décès
1931-33 isolement 1er virus grippal porcin et humain (H1N1)
1957-58 pandémie de grippe asiatique (H2N2) « asian-flu »
 1 million de décès
1968 pandémie de grippe de Hong-Kong (H3N2)
 0.8 million de décès
1977 épidémie grippe russe : réémergence H1N1
depuis 1977 co-circulent deux sous-types A chez homme: H1N1
et H3N2
1996 grippe aviaire (oie en Chine) H5N1 : « grippe du poulet »
1997 extension grippe aviaire à Hong-Kong et 1er cas humain
1999 H9N2 grippe poulet cas humains en Chine et H1N1 en
Amérique du nord
2003 H7N7 mouettes cas humains Pays-Bas (conjonctivites et
grippe)
2003-2004 H5N1 de nouveau (Vietnam) extension mondiale
2009 H1N1 le virus A (Mexique ou nord américain) pandémie ???
Modes de transmission
►
Transmission efficace par voie aérienne ++
 (postillons, toux) +/- mains
Organe cible : poumon (cellules épithéliales pulmonaires)
Maladie locale avec incubation courte (4 à 5 jours)
Pays tempérés: épidémies annuelles : mi-automne à miprintemps
► Pays tropicaux : tout au long de l’année
►
►
►
►
►
Épidémies : mondiales, brutales, imprévisibles, brèves, de
diffusion rapide et d’intensité variable liées à des
complications bactériennes.
Epidémies où circulent 1 ou plusieurs sous-types :
actuellement A (H1N1, H3N2) et B
H
N
Le virus de la grippe :
Influenza virus ou « flu »
Orthomyxoviridae
Cycle de réplication du virus de la
grippe
-Six phases dans le cycle du virus :
1- Attachement : la particule virale se fixe sur une cellule épithéliale respiratoire
grâce à l'hémagglutinine (H) sur des glycoprotéines de la membrane cellulaire.
2- Endocytose : la particule virale est englobée au sein d'une vésicule d'endocytose.
Les nucléocapsides sont alors libérés dans le cytoplasme cellulaire.
3- Réplication virale : le génome des virions grippaux (ARN) sert de matrice à une
ARN-polymérase, on obtient un ARN messager.
4- Synthèse protéique : le virus détourne le métabolisme cellulaire pour synthétiser
ses propres protéines.
5- Bourgeonnement : les virions néoformés se forment par bourgeonnement à la
surface de la membrane cellulaire (neuraminidase N).
6- Libération des virions néoformés et dissémination dans l'épithélium respiratoire
de l’hôte.
Chaque cellule infectée peut produire plusieurs centaines de virus
Les virus sont détachés de la membrane cellulaire grâce
neuraminidase et sont pleinement infectieux
à
la
Le cycle viral de la grippe
VI
Pourquoi une grippe chaque année ?
Variation des virus grippaux
► Le
glissement antigénique
 Progressif (cas des grippes saisonnières)
 Mutations liées à des erreurs de l’ARN
polymérase.
 Apparition de nouveaux variants
 Grippe hivernale
 Population à risque : les enfants et les séniors
Pourquoi une pandémie tous les 40 ans ?
Variation des virus grippaux
►
Le saut ou la cassure antigénique
 Phénomène brutal
 Barrière inter espèce franchie
 Réarrangement et naissance d’un nouveau sous type de
virus très différent (hémagglutinine et/ou neuraminidase).
 Ce virus hybride « émergent" : pas d’immunité préexistante
et vaccins existants non protecteurs
propagation
 Grippe printanière
 Population à risque : Adultes, jeunes adultes et nouveaux nés
 C’est la pandémie.
Oiseaux
porc
1
1- La grippe aviaire
H5N1
H5N1
homme
La grippe aviaire
Infection par virus grippal d’origine aviaire : # sous-types
H5N1, H7N7, H9N2
► Peut toucher presque toutes les espèces d’oiseaux,
sauvages et domestiques, aquatiques ou non.
► Peut être très contagieuse par déjections (poulets,
dindes)
► Peut entraîner une mortalité élevée (élevage industriel)
► •Différentes formes cliniques chez oiseaux :
►
 grippe bénigne, grippe hautement pathogène (HPAI)
►
►
Rôle des canards sauvages dans la transmission (migration)
Infection asymptomatique : réservoir silencieux
dissémination
La Grippe aviaire H5N1 chez l’homme
►
►
Mode de Contamination :
 Contact rapproché avec volaille +++
 Déjections (fientes) et sécrétions respiratoires (aérosols).
 Rares cas de transmission interfamiliale.
Signes Cliniques :
 Identique à une grippe classique à la phase initiale : fièvre
forte, syndrome polyalgique.
 Evolue vers une insuffisance respiratoire avec pneumopathie
interstitielle.
 Infection systémique possible (et non plus localisée).
 Diarrhée (en fin de vie), cas d’encéphalite.
 Virus détecté dans sécrétions respiratoires, selles, LCR, sérum
Oiseaux
porc
2
2- La grippe humaine
H1N1
H5N1
H1N1
H1N1
homme
Mesures prophylactiques
► Visent
à limiter la propagation
Isolement des malades.
Réduire les déplacements.
Masques et gants.
Nettoyage des mains et surfaces
contaminées.
 Traitements du personnel médical




Traitements antiviraux
►
Traitement symptomatique

►
Repos, hydratation et antipyrétiques
• Antiviraux spécifiques
(pas d’aspirine chez l’enfant).
 Anciens antiviraux :
►
Amantadine (Mantadix ®)
 Inhibiteurs de la Neuraminidase: design sur N2 et N9
► Oseltamivir
(Tamiflu ®, Roche)
► Zanamivir (Relenza ®, GSK)
►
• Traitement des complications
 Antibiothérapie souvent surinfection
►
Vaccination Préventive
 Vaccination antibactérienne ( pneumocoque)
Mode d’action du Tamiflu
Drug Design : le Tamiflu
Mise au point du Tamiflu et du Relenza sur les structures N2 et N9 de
la neuraminidase
En 2006, les chercheurs montrent que les structures de trois autres
types de neuraminidase, N1, N4 et N8 différent des variantes N2 et N9.
réduit l’efficacité du Tamiflu.
N2
29
Les Vaccins saisonniers
► Un
réseau sentinelle: OMS et AFSSA
► Composé de 3 souches virales différentes
A (H3N2) – A (H1N1) – B
► Choix du vaccin reconsidéré chaque année mi
février (réseau de sentinelles)
► Vaccin commercialisé en France :
 virus inactivé cultivé sur œuf de poule embryonné
(contre indiqué si allergie aux protéines de l’œuf)
 Lignée cellulaire ( plus rapide).
cliquez sur l'image pour fermer la fenêtre
►
Les Vaccins saisonniers
► Un
réseau sentinelle:
► Composé de 3 souches virales différentes
A (H3N2) – A (H1N1) – B
► Choix du vaccin reconsidéré chaque année mi
février (réseau de sentinelles)
► Vaccin commercialisé en France :
 virus inactivé cultivé sur œuf de poule embryonné
(contre indiqué si allergie aux protéines de l’œuf)
 Lignée cellulaire ( plus rapide).
Le(s) vaccins contre la grippe A
► Deux
stratégies selon les compagnies
pharmaceutiques.
 Œufs embryonés
 Recombinants
► Présence
quantité.
d’adjuvants en plus grande
 Contre indiqué chez la femme enceinte
 Contre indiqué chez les individus sensibles
( inflammation exacerbée)
Problèmes du vaccin: de nombreuses questions
►
►
►
►
►
►
Quel type de vaccin ?
virus entier, sous-unités, virus atténué, inactivé; avec
adjuvant … ?
Quelle souche ?
Quelle concentration ? : augmenter les quantités
d’HA; plusieurs doses nécessaires?
Capacités de production ?
Stockage ?
Qui et quand vacciner ? (vaccin pré-pandémique?)
Faut il avoir peur de la grippe A?
Les traitements thérapeutiques
► Bon
niveau sanitaire et prophylactique.
► Des
antiviraux spécifiques (Tamiflu®, Relenza®)
► Des
antibiotiques ( surinfection bactérienne)
► Des
vaccins (antiviraux et antibactériens)
Le virus HIV-1 :
Le syndrome de l’immunodéficience
acquise
Quelques chiffres
Les différentes étapes de la
recherche sur le SIDA
Caractérisation de l’agent infectieux
► Déterminer les modes de transmission et les mesures
prophylactiques.
► Déterminer les cibles physiologiques d’entrée du virus
► Etudier le cycle viral
► Physiopathologie de la maladie
► Définir les cibles thérapeutiques
► Développer les médicaments et étudier les effets
secondaires
► Vaccination (éradication)
►
Epidémiologie
Le HIV
Origines d’une pandémie
1981 Epidémiologie (Atlanta): infections par pneumocystose
pulmonaire et de cancer Kaposi)
1983-84 Rétrovirus associé au SIDA isolé (LAV)  HIV-1 (1986)
1986 HIV-2 isolé.
Origine du virus HIV émergeant:
• Chasse des singes en brousse: morsures / blessures
• Hypothèse de la propagation par vaccin anti-poliomyélite
• Campagne de vaccination en Afrique dans les années 50
• Vaccin par virus vivant atténué amplifié sur des cellules
de chimpanzés
• Premier cas européen identifié: marin scandinave années
70
• En 20 ans: 25 millions de morts,
•
42 millions de personnes actuellement contaminées (HIV+) et
15000 nouvelles infections par jour dans le monde
• Espérance de vie dans certains pays africains passée de 63 à
36 ans
Classification
Rétrovirus
Famille
Sous-famille
Oncovirus à ARN
HTLV-I
HTLV-II
Homme
Rétrovirus
animaux
Leucémies
Cancers
Lentivirus
VIH-1
VIH-2
SIV
FIV
VISNA
Spumavirus
Homme
Animal
Pneumonies
Désordres
neurologiques à
évolution lente
Aucune pathologie
connue humaine ou
animale
Transmission et prophylaxie
Modes de contamination
►
Rapports sexuels non protégés:
 Virus présent dans les sécrétions corporelles
(sperme)
 Entrée du virus au niveau des muqueuses
 Pratiques à risques évaluées par propagation des
MST
►
►
Transmission par le sang:
Echange de seringues contaminées:
 Toxicomanie (ex: pays de l’Est)
 Matériel médical mal décontaminé (ex: Chine)
 Transmission par les dérivés sanguins:
► Transfusion sanguine
► Composants cellulaires
► Facteurs de coagulation (hémophiles)
►
Transmission mère-enfant:
 Avant accouchement: traitements anti-rétroviraux
 Pendant accouchement: césarienne et mère placée
sous AZT
 Après accouchement: lait maternel écarté
Structure du VIH-1
Taille : 80 à 120 nm
Le cycle
du VIH
Cibles d’entrée du virus
Attachement du virus grâce au
récepteur CD4
Cellule CD4+
2) Changement de
conformation de la gp120 et
liaison aux co-récepteurs
CXCR
1) Le virus par l’intermédiaire de la
gp120 se lie au récepteur CD4 de la
cellule T
4) La gp41 contient deux
domaines HR1 et HR2qui
permettent la fusion.
3) Après liaison gp120-corécepteurs,
changement de conformation de la
gp120 et démasquage de la protéine
de fusion gp41.
gp41
5) La protéine de fusion permet le rapprochement du virus
vers la cellule cible. Elle fonctionne comme une seringue qui
fait pénétrer le contenu viral dans la cellule T infectée.
Quelles sont les cellules qui peuvent
être infectées
►
Cellules possédant le récepteur CD4:
CD4 : ligand naturel des molécules de CMH-II:
rôle dans la reconnaissance de l’antigène
 Lymphocytes Th CD4+ = Chefs d’orchestre de la réponse
immunitaire
► initiation de la réponse auxiliaire et de l’ amplification des
autres fonctions du SI
 Lymphocytes T naïfs CD4+/CD8+:
► Lymphocytes CD8 infectés
 Cellules présentatrices de l’antigène:
► Monocytes / macrophages
► Cellules dendritiques / Cellules de Langerhans
►
Autres cellules:
 Cellules ayant le récepteur Fc d’anticorps: Natural Killer
 Cellules microgliales du cerveau
Décapsidation
Rétro transcription
Intégration
Fusion / Pénétration
nucléocapside
cytoplasme
Décapsidation
ssRNA
genome
Double brin
d’ADN
Transcription inverse
cytoplasme
circularization
 Transport vers le noyau
Intégration dans le génome de
l’hôte
Intégrase
Entrée dans le
noyau
Provirus
DNA
Cellular DNA
Noyau
Membrane
nucléaire
Transcription
nucleus
Traduction
cytoplasme
Clivage par la protéase
Assemblage du
core du virus
Bourgeonnement (budding) : la
portion de membrane cellulaire
emportée par le virus forme
l’enveloppe virale
New virions
Bourgeonnement et
libération
Physiopathologie et suivi
de la maladie
Evolution de l’infection par le VIH
nombre
Le système immunitaire contient l’infection
virale
Débordement du
système immunitaire
charge virale
variants du virus
3-8 semaines
jusqu’à 12 ans
primo-infection
phase asymptomatique
2 à 4 ans
SIDA
Evolution de quelques paramètres lors de l’infection par le VIH
Débordement du
système immunitaire
nombre
ARN viral
Contrôle par le système immunitaire destruction progressive des lymphocytes T
anticorps
anti-VIH
CD4
3-8 semaines
jusqu’à 12 ans
primo-infection
phase asymptomatique
2 à 4 ans
SIDA
La séroposivitivité :
MISE en EVIDENCE DE LA REPONSE HUMORALE
Recherche d’anticorps anti-VIH par méthode ELISA
Protéines de
l’enveloppe et
du core
Positive HIV Western Blot
gp160
gp120
Precursor to ENV glycoprotein
Outer ENV glycoprotein
p66
p55
p51
Reverse Transcriptase component of POL translate
Precursor to GAG proteins
Reverse Transcriptase component of POL translate
gp41
Transmembrane ENV glycoprotein
p31
Endonuclease component of POL translate
p24
GAG protein
p17
GAG protein
Progression de la maladie: évolution biologique
►
Phase initiale: primo-infection:
 Virémie plasmatique
►
Phase secondaire: réponse immunitaire et latence
clinique:
 Réponses cellulaire et humorale
 Phase asymptomatique
 Réplication virale chronique et persistante
 Virémie plasmatique basse, souches M-tropiques
 Profil de sécrétion des cytokines Th1
►
Phase terminale: déficit immunitaire profond-SIDA:
 Virémie plasmatique élevée, souches T-tropiques
 Profil de sécrétion des cytokines Th2
 Désordres ganglionnaires
 Infections opportunistes
Différents profils d’évolution de l’infection
Progresseurs typiques
1200
600
400
200
800
virémie
800
lymphocytes
CD4+/mm3
1000
virémie
600
400
200
0
3
6
9
12
1
2
3
4
semaines
5
6
7
8
9 10
0
6
9 12
1
2
3
4
semaines
années
Progresseurs rapides
1200
3
1200
1000
5
6
7
8
9 10
années
Non progresseurs à long terme
800
virémie
600
400
200
3
6
9
semaines
12
1
2
3
4
5
800
600
400
200
décès
0
lymphocytes
CD4+/mm3
1000
virémie
lymphocytes
CD4+/mm3
1000
lymphocytes
CD4+/mm3
Survivants à long terme
1200
6
années
7
8
9 10
0
3
6
9 12
semaines
1
2
3
4
5
6
années
7
8
9 10
Les cibles thérapeutiques
Voies d’action
thérapeutique
Traitement du VIH/SIDA
Inhibiteurs d’entrée
► Inhibiteurs de la RT
 Analogues Nucléosidiques de la Réverse
Transcriptase (RT)
 Analogues Non nucléosidiques de la Reverse
Transcriptase
► Inhibiteurs de la protéase virale
► Inhibiteur de l’intégrase
►
►
►
Trithérapie, polythérapie et gigathérapie
Problèmes rencontrés
 Effets secondaires, résistance virale et cellulaire,
lipodystrophie, coût
 Initiation du traitement, interruption
thérapeutique
Les inhibiteurs d’entrée
- inhibiteurs de l’attachement
* inhibiteurs de CD4
* inhibiteurs des co-récepteurs
-inhibiteurs de la fusion
Les inhibiteurs d’entrée
- inhibiteurs de l’attachement
* inhibiteurs de CD4
* inhibiteurs des co-récepteurs
antagonistes corécepteurs
-inhibiteurs de la fusion
Les inhibiteurs d’entrée
- inhibiteurs de l’attachement
* inhibiteurs de CD4
* inhibiteurs des co-récepteurs
- inhibiteurs de la fusion
WITHOUT
:
ZIPPING
WITH
ZIPPING LOCKED
:
HR2
Fuzeon
Les inhibiteurs de la réverse transcriptase
INTI : Inhibiteurs nucléosidiques de la RT
(NRTI en anglais)
Les inhibiteurs de la réverse transcriptase
dTTP
(DNA component)
AZT
5’
BRIN AMORCE
3’
Brin
néosynthétisé
P
P
5’
P
3’ P
P
P
P
O-H
T
C
C
A
A
G
G
T
N3
T
A
C
G
3’
P
P
P
P
P
P
5’
Transcriptase réverse
3’
BRIN MATRICE
5’
P
5’
BRIN AMORCE
3’
Brin
néosynthétisé
P
P
5’
P
3’ P
P
P
P
N3
T
C
C
A
T
A
G
G
T
A
C
G
3’
P
P
P
P
P
P
5’
Transcriptase réverse
3’
BRIN MATRICE
5’
P
5’
BRIN AMORCE
3’
TERMINAISON DE
CHAINE !!!
Brin
néosynthétisé
5’
P
3’ P
P
P
P
N3
T
C
C
A
T
A
G
G
T
A
C
G
3’
P
P
P
P
P
P
5’
Transcriptase réverse
3’
BRIN MATRICE
5’
P
Inhibiteurs non nucléosidiques de la RT (INNTI)
- Inhibiteurs allostériques non
compétitifs
Voies d’action
thérapeutique
Les inhibiteurs de l’intégrase
The HIV pol gene codes for
integrase that incorporates
HIV DNA into the host
genome.
► Integrase is specific only to
cells infected by HIV.
► S-1360 – GlaxoSmithKline,
2003
Phase II clinical trials
►
Les inhibiteurs de protéase
- Molécules peptidomimétiques se liant au site actif de la protéase
- Inhibition de l’assemblage du core viral
Formation de particules virales immatures donc NON INFECTIEUSES
LES TRITHERAPIES ANTIRETROVIRALES
Un traitement efficace mais très
inconfortable
► Effets




secondaires:
Nausées
Diarrhées
Toxicité hépatique
Lipodystrophie
► Hyperlipidémie
► Hypercholestérolémie
► Problème
cardiaque
► Diabète
►
Coût élevé des traitements
LES VACCINS
► Stimulation
► Essais
du système immunitaire
vaccinaux (préventifs)
 Des essais cliniques nombreux mais
malheureusement négatifs, beaucoup d’échec
après prés de 18 ans de recherche.
► De
essais vaccinaux en cours.
Conclusions
►
Guérir ou Vivre mieux avec le virus ?
 Disposer d’un grand nombre de molécules antivirales agissant
sur différentes cibles pour contenir la variabilité du virus
► simplifier les traitements et les rendre supportables
 Stimuler et amplifier les défenses de l’organisme
► vaccination et immunothérapie
 Explorer de nouvelles approches thérapeutiques
 Les traitements ne peuvent que s’améliorer
► combinaison de différentes approches
► adaptation des traitements au cas par cas,
individuellement
La meilleure défense reste encore de ne pas s’infecter !
► prévention et information restent des armes efficaces.