Virus de la grippe Virus respiratoire syncytial Virus de la rougeole LERUEZ-VILLE Marianne Virologie Hôpital Necker-Enfants Malades 2015 Nbx autres v resp d'infection resp 1

Virus de la grippe A / SINGAPORE / 1 / 57 (H2N2) Famille des Orthomyxoviridae Plusieurs virus grippaux Myxovirus influenza type A : homme et animal Myxovirus influenza type B: strictement humain Myxovirus influenza type C A / SINGAPORE / 1 / 57 (H2N2) Type Lieu d’isolement Numéro d’enregistrement Année

STRUCTURE DU VIRUS GRIPPAL A Particules de 80 à 100 nm de diamètre Protéine de matrice M1 2 3

Génome du virus grippal A 8 fragments d'ARN de polarité négative un fragment = un gène associé : -à de multiples sous-unités protéiques: nucléocapsides virales (NP) -à l’ARN polymérase Structure en fragments : facilite les recombinaisons Pas d’activité correctrice de l’ARN polymérase: facilite les mutations ponctuelles = Virus avec une grande variabilité génétique

RÉPLICATION DES VIRUS GRIPPAUX Attachement du virus par l'hémagglutinine à un récepteur cellulaire terminé par l'acide sialique 3

Attachement des l’hémagglutinines des virus grippaux: spécificité d’hôte Les HA sont capables de reconnaître 2 types de résidus d’acides sialiques (SA) qui se lient avec 2 liaisons différentes: α2,6 ou α2,3 Les résidus d’acide sialique présents sur cellules épithéliales: Chez l’homme : type SAα2,6 sur les cellules de l’arbre respiratoire haut (muqueuse nasale, sinus, pharynx, bronche et trachée) type SAα2,3 sur pneumocytes des alvéoles pulmonaires et sur les cellules de la conjonctive et de la cornée Chez les oiseaux: type SAα2,3 (cellules muqueuses intestinales) Chez le porc: 2 types de SA Ce phénomène participe à la barrière d’hôte: les virus aviaires ont des HA qui se fixent sur résidus SAα2,3 et donc ne peuvent pas se multiplier dans l’arbre respiratoire haut chez l’homme : impasse mais exceptions: H5N1: virus aviaire si inoculum massif (éleveurs de poulets): pneumopathie H7N7: virus aviaire : conjonctivite chez éleveurs de poulets

RÉPLICATION DES VIRUS GRIPPAUX Réplication nucléaire : production des ARNm et synthèse d'ARN complémentaires de polarité négative Synthèse protéique Assemblage des ribonucléoprotéines dans le noyau 4

Rôle de l’hémagglutinine 1. Liaison avec le récepteur cellulaire : l'acide sialique 2. Fusion de membrane : à pH acide changement conformationnel avec clivage et libération d'un peptide de fusion qui permet la libération des nucléocapsides dans le cytoplasme 3. Antigène majeur de sous-type, 5 domaines (A à E) donnant des Ac neutralisants. Globular head Fusion peptide Bromelain cleavage site Receptor binding site A B E C

Réplication des virus grippaux: libération des néovirions Détachement et éloignement du nouveau virus Acide sialique clivée La neuraminidase clive l’acide sialique et empêche sa liaison avec l’hémagglutinine Assemblage des protéines d'enveloppe à la membrane cytoplasmique apicale 5

Réservoir Oiseaux sauvages (canard : réplication dans l'épithélium respiratoire et digestif): presque tous les canards sauvages sont porteurs la grippe est asymptomatique chez ces oiseaux tous les sous types de grippe connus (H1-16, N1-9) virus excrété dans les eaux par les déjections Dans les autres espèces la grippe est symptomatique et seuls certains sous-types sont retrouvés oiseaux domestiques, Chevaux: H3,7 - N1,7,8 porcs :seul animal s’infectant à la fois par des souches aviaires et humaines: H1,3 - N1,2 Hommes : H1,2,3 - N1,2

Transmissions inter-espèces des Virus influenza A Sylvie Van der Werf, cours Pasteur

Tropisme des virus grippaux RESPIRATOIRE DIGESTIF - PANTROPE Sylvie Van der Werf, cours Pasteur

Spécificité d’hôte : barrière d’espèce La nucléoprotéine virale : différente selon les espèces L’hémagglutinine : fixation à l’acide sialique La polymérase virale: PB1, PB2, PA: 5 acides aminés sont toujours conservés dans les espèces sur PB2 aviaire: 199A, 475L, 567D, 627E, 702K humain: 199 S; 475M, 567N, 627K, 702R

Arbre phylogénétique basé sur les séquences nucléotidiques de la nucléoprotéine 8

La grippe humaine

Epidémiologie Extrêmement contagieux, mondialement répandu, : 5-20 % de la population en période épidémique Transmission : contact direct interhumain (sécrétions rhinopharyngées). Facteurs favorisants : froid, humidité Virus de type A : seuls responsables des grandes pandémies (1919 : >20 M morts, 1947, 1957, 1968, 2009): émergence d'un nouveau sous-type contre lequel la population humaine n'a pas d'immunité Épidémies pendant les périodes interpandémiques, tous les 2-4 ans (dérives antigéniques) : variabilité des Ag de surface : le virus n'est plus reconnu par les Ac issus d'une infection antérieure Cas sporadiques Virus de type B : Petites épidémies localisées Virus de type C :

Variations antigéniques Ag d'enveloppe H et N peuvent présenter des modifications antigéniques 2 types de variations : Variations progressives : glissement/ dérive antigénique = drift différences mineures dans l'antigénicité et la structure des protéines d'enveloppe. Epidémies ou cas sporadiques (tous types de grippe A, B, C) de nov. à avril dans hémisphère N, mai à oct. dans hémisphère Sud Variations majeures, brutales : saut / cassure antigénique = shift : changement total dans l'antigénicité de la structure de l'un ou l'autre des antigènes d'enveloppe voire les 2 : Grandes pandémies (exclusivement grippe A) diffusion rapide, taux d'attaque élevé, forte mortalité Ag internes identiques pr ttes souches d'un même type, virus B et C : que variations mineures polymérase peu fidèle 17

Mécanismes de ces variations Variations mineures ou glissements Sélection de mutants pré-existants dans une population virale hétérogène (mutations ponctuelles) Recombinaison ou réassortiment limité des gènes codant H ou N Variations majeures Mutations multiples affectant l'ensemble du gène codant H ou N Ré-assortiment génétique entre souches humaines et souches animales (infection d'une cellule avec 2 souches différentes) Transmission d'un virus grippal animal à l'homme Ex : H5N1 chez des sujets vivant au contact de volailles en 1997

Virus des pandémies de grippe au XXe siècle 1918-19 : pandémie de "grippe espagnole" 20-50M décès H1N1 d'origine aviaire : accumulation de mutations 1957 : "grippe asiatique" : ré-assortiment du H1N1 humain avec un virus H2N2 aviaire : virus H2N2 humain 4M décès 1968 : pandémie de grippe de Hong-Kong : ré-assortiment entre le virus H2N2 et un virus aviaire portant une H3 : H3N2 2M décès H1N1 toujours présent dans la population Génome ds cadavre 1918 enterré ds sol gelé alaska RFL 2007 19

Le Virus Grippal A(H1N1)v 2009 Nouveau variant du virus grippal A(H1N1) Réassortant virus porcin, humain et aviaire Pas d’immunité antérieure sauf pour les sujets nés avant 1957 Hancok C, et al, New Engl J Med 2009 sept Mortalité: 2900 cas rapportés dans 27 pays d’Europe

La grippe aviaire

Les souches aviaires hautement pathogènes Elles sont responsables d’épizootie avec 100% de décès des volailles Elles sont très pathogènes pour la souris et détruisent les œufs embryonés de poulet Ces souches très virulentes peuvent se répliquer en culture cellulaire en l’absence de trypsine (habituellement indispensable pour cliver l’HA) Il s’agit de souches grippales possédant des HA des sous-types H5, H7 ou H9 qui possèdent des AA basiques supplémentaires sur le site de clivage qui favorisent celui-ci.

Les épizooties à souches aviaires très pathogènes sont rapportées depuis longtemps 21 flambées de grippe aviaire sévère ont été rapportées entre 1959 et 2014 Sous type H7N1: Italie 99 Sous type H7N3: UK 63, Australie 92,94, Pakistan 94, Chili 02 Sous type H7N4: Australie 97 Sous type H7N7: Australie 76, 85, Allemagne 79, UK 79, Pays Bas 03 Sous type H5N2: USA 83-85, Mexique 94-95, Italie 97 Sous type H5N8: Irlande 83 Sous-type H5N9: canada 63 Sous-type H5N1:UK 59,91, Hong-Kong 97, depuis 2003 a diffusé en Europe et en Afrique Sous type H7N9: épidémie chez les volaille en Chine depuis 2013

De la grippe aviaire à la grippe humaine Les virus aviaires ne sont habituellement pas transmissibles à l'homme : récepteur (acide sialique) différent sauf au niveau des alvéoles pulmonaires Dans certaines conditions: contact avec des animaux malades: infection de l'homme mais pas de transmission inter-humaine car pas de réplication au niveau des voies respiratoires supérieures Risque: mutations sur le gène HA modifient l'affinité pour le récepteur : adaptation de virus aviaires aux récepteurs humains : transmission interhumaine HA Aviaire reconn a sialiq en liaison alpha 2-3 au galactose, humain : alpha 2 6. chez homme : alpha 2 3 au niv alvéoles pulm 24

Promiscuité et exposition humaine aux virus aviaires

Grippe aviaire chez homme -1997 : épizootie de grippe aviaire dans les élevages de poulets à Hong-Kong. Cas de transmission à l'homme chez des personnes en contact avec les volailles : virus influenza A de sous-type H5N1, jamais observé chez l'homme auparavant. Pas de transmission interhumaine, abattage des poulets -Réapparition en 2003 : oiseaux aquatiques puis H5N1 se répand dans les élevages en Asie du Sud Est en 2004 puis foyers Europe Afrique Indonésie -694 cas humains déclarés à l’OMS entre 2003 et février 2015: 402 décès (59%)(3 pays où c’est le plus fréquent: Egypte, Indonésie, Vietnam), toujours pas de transmission interhumaine -Cas sporadiques d’infections humaines à H7N9 en Chine depuis février 2013

Virus respiratoire syncytial: VRS

PARAMYXOVIRIDAE Pneumovirinae : Paramyxovirinae : Genre Respirovirus Virus parainfluenza (PIV) humain 1 et 3 Genre Rubulavirus Virus parainfluenza humain types 2 et 4a, 4b Virus des oreillons Genre Morbillivirus Virus de la rougeole Pneumovirinae : Genre Pneumovirus Virus respiratoire syncytial humain (hRSV) Genre Métapneumovirus Metapneumovirus humain (hMPV)

Structure du VRS Génome à ARN de polarité négative non segmenté comportant 10 gènes Nucléocapside tubulaire (N) associée à polymérase (L), phospshoprotéine (P) Enveloppe lipidique couverte de spicules de glycoprotéines (gp) *gp d’attachement (gp G) *gp de fusion (gp F) D’après Gonzalez PA, Reviews in Medical Virology, 2012

Variabilité du VRS 2 groupes majeurs de VRS: groupe A et groupe B : variabilité protéine G: (d’attachement) Protéine F (de fusion) est très conservée dans tous les sous groupes : contient les épitopes majeurs Réponse immunitaire: Anticorps neutralisants produits en faible quantité Importance de l’immunité cellulaire CD8+ et CD4+

Epidémies à VRS Tous les ans Début à l’automne: fin octobre Pic: dernière semaine décembre, première semaine de janvier 460 000 cas tous les ans en France ≈ 100% des enfants ont été infectés à 2 ans 0.5 à 3% des enfants de moins de 2 ans : des manifestations respiratoires sévères

Place des différents virus chez l’enfant Plus de 40% des enfants hospitalisés pour infection respiratoire aigue ont une infection à VRS Aspirations nasales : hiver 2002-2003. CHU Caen

Infections à VRS: chez le nourrisson Incubation de 5 à 7 jours Fièvre, écoulement nasal, malaise, pharyngite, otite puis atteinte du SRI: bronchiolite, bronchoalvéolite Complications: Hypoxémie, tachypnée détresse respiratoire, soins intensifs Infections plus sévères en cas de dysplasie BP prématurité cardiopathies Séquelles :asthme, bronchite à répétition

Infections à VRS de l’enfant Syndromes (n) VRS positifs (%) Infection VAI (6227) 11.5 pas d’infection respiratoire 0.2 Bronchiolite (1546) 25.9 Pneumonie (2132) 10.2 Bronchite (1601) 4.3 Laryngite (988) 3.7 R Parrott. Children’s Hospital , Washington. 1960-1976

Réponse immunitaire paradoxale Physiopathologie de la BRONCHIOLITE Multiplication virale: dans les cellules épithéliales superficielles: Peu cytopathique Peu invasive Réponse immunitaire paradoxale Réponse cytotoxique T excessive Réponse T-helper (Th) 2 ++/ Th1 déséquilibrée Accumulation cytokines pro-inflammatoires IL4, IL5 et IL13 et de neutrophiles Alors que la réponse immunitaire spécifique incomplète: -peu d’anticorps neutralisants -clearance virale par immunité cellulaire (CD8+ et CD4+) insuffisante Inflammation et encombrement bronchique

Infections à VRS On peut se réinfecter par le VRS de façon répétée La pathogénicité diminue avec les réinfections: chez l’adulte sain: simple portage ou rhinite Infections graves: immunodéprimés et personnes âgées

Le diagnostic virologique de l’infection à VRS

Les prélèvements respiratoires en Virologie L’aspiration naso-pharyngée ou le lavage nasal L’écouvillonnage de la paroi nasale Prélèvements pulmonaires LBA Biopsies pulmonaires

Les techniques de diagnostic des infections respiratoires Réservé aux cas hospitalisés Les techniques de référence - amplification génique (PCR) ++++ Les techniques rapides - l’immunofluorescence directe - les tests immuno-chromatographique (tests rapides, «doctor tests»)

VRS Immunofluorescence directe (x 50) ≈80 à 90% de sensibilité / PCR

Exemple 2 d’un test d’immuno-chromatographie

Exemple 1 d’un test d’immuno-chromatographie: Résultat entre 10 et 15 mn ≈70 à 80% de sensibilité / PCR

La PCR est devenue la technique de référence pour le diagnostic des infections respiratoires virales L’utilisation des méthodes de PCR permet d’accroître la détection virale par rapport à la culture et à l’immunofluorescence directe d’un facteur: 1,5 pour les virus syncytiaux 1,9 pour les virus parainfluenza 2 pour les virus de la grippe 4 pour les rhinovirus 10 pour les adénovirus

Traitement des bronchiolites à VRS Traitement symptomatique +++ Traitement par ribavirine réservé aux cas très sévères chez l’immunodéprimé Traitement prophylactique: Pas de vaccin Inhibiteur d’entrée du virus: anticorps monoclonaux humanisés se liant à la protéine de fusion F (palivizumab)

Virus de la rougeole

Généralités Responsable de petites épidémies dans les pays industrialisés: Nombreux foyers épidémiques en Europe et en France depuis quelques années++++ Mortalité importante dans les pays en voie de développement : problème de santé publique. Virus connu depuis très longtemps, isolé en culture par Enders et Peebles en 1954 Induit une immunité durable Homme : seul réservoir viral Transmission inter-humaine

Eradication possible vers 2010 : 1 des objectifs de l’OMS !!!!! Nouvel objectif: 2015 Steffens I, Eurosurveillance, 15, 50, 2010

Statistiques sanitaires mondiales OMS 2014

Obligatoire, données InvS 2015 Epidémie de rougeole, France, janvier 2008 – décembre 2014: 23 300 cas déclarés, 14966 cas en 2011 859 cas en 2012, 272 cas en 2013, 267 cas en 2014 Cas de rougeole déclaration Obligatoire, données InvS 2015

Distribution géographique Epidémie de rougeole en France: depuis 2008 plus de 7000 cas notifiés, répartis dans tout le territoire Distribution géographique des cas déclarés en 2014

Des cas chez des adultes jeunes avec plus de risque de complications Entre 2008 et fin 2014: 1500 pneumopathies graves, 34 complications neurologiques (31 encéphalites), 10 décès InvS janvier 2015

Caractéristiques du virus Famille des Paramyxoviridae Genre Morbillivirus Transmission par voir aérienne, très contagieux+++ 1 seul sérotype majeur, mais variations antigéniques mineures de la protéine H.

ARN viral: 16.5 Kb, polarité négative Virus de la rougeole Enveloppe lipoprotéique ARN viral: 16.5 Kb, polarité négative Nucléocapside hélicoïdale (N) Phosphoprotéine (P) Polymérase (L) Matrice (M) Fusion (F) Hémagglutinine (H) k 100-250 nm

Virus de la rougeole Réplication F CD46 H Transcription et traduction Entrée CD46/ prot H Prot F CD46 H Y 3’ 3’ N N P P M M F F H H L L 5’ 5’ RNC RNC noyau noyau Transcription et traduction transcription 5’ 5’ 3’ 3’ antigénome (+) Réplication 3’ 3’ 5’ 5’ génome (-) assemblage et bourgeonnement

Physiopathologie Lymphopénie importante Transmission: Voie aérienne Epithélium respiratoire Ganglions lymphatiques locaux 1ère Virémie Tissus lymphoïdes (thymus, rate, ganglions, appendice...) 2ème Virémie Physiopathologie Lymphopénie importante T Digestif Peau Conjonctive Rein Poumon Foie cellules endothéliales = Vascularite (hypersensibilité aux antigènes viraux présents dans les cellules endothéliales) cellules épithéliales catarrhe oculo-nasobronchique) pneumopathie Exanthème Enanthème (S de Köplick)

CLINIQUE Incubation silencieuse : 10 jours (8 à 12 jours) Prodromes : 3 à 4 jours fièvre > 38,3° malaise anorexie coryza-conjonctivite-toux (catarrhe oculo-naso-bronchique) Phase d’état : J14-J15 fièvre symptômes ORL et respiratoires éruption cutanéo-muqueuse : descendante, avec intervalle de peau saine signe de Köplick (points blanchâtres ou bleutés sur muqueuse buccale érythémateuse) disparition éruption à partir du 3°jour Complications: Pneumopathie rougeoleuse ou surinfections bactériennes Neurologiques

Rougeole

Rougeole

Complications neurologiques de la rougeole Encéphalite post-infectieuse Processus auto-immun Panencéphalite subaiguë sclérosante Encéphalite à inclusions X virus ds SNC immunodéprimé Exanthème 1/1000 Contage 7 14 21 1 3 6 9 1 3 6 9 12 jours mois années

Rougeole : Diagnostic 10 14 18 2 5 45 Recherche virus salive, sécrétions naso-pharyngées: (Culture: J-3 à J+2 après éruption) Rt-PCR: J-5 à J+12 après éruption I IgG Pos dès J0 (certains cas neg avant J3) Eruption 5 à 6 j Fièvre Catarrhe 2 à 4 j IgM Pos: J0 à J60 de l’éruption (attention: ds certains cas: pas avant J3) 45 Jours après contact 10 14 18 2 5 45 45j Contage Incubation 10 à 12 j

Rougeole : Diagnostic Forme non compliquée: Forme compliquée Diagnostic clinique + biologique Diagnostic direct : RT PCR (sécrétions naso-pharyngées, salive) Diagnostic indirect: sérologie -IgM+ (sérique ou salivaire entre J+3 et J+60) -IgG+ (séroconversion, IgG souvent retardée/ éruption) Déclaration obligatoire depuis 2005 Forme compliquée Complications neurologiques ou pulmonaires PCR sur LCR, LBA, biopsie cérébrale

TRAITEMENT-PREVENTION RIBAVIRINE en aérosols dans les pneumopathies sévères PREVENTION VACCIN vivant atténué (1966, calendrier vaccinal depuis 1983) association avec oreillon et rubéole = ROR 1ère dose à 12 mois 2ème dose entre 16 et 18 mois (respecter 1 mois entre 2 doses) RATTRAPAGE: personnes nées après 1980 + personnel de santé en l’absence de preuve de 2 doses de vaccin+++ séroconversion dans + de 95% des cas CI de la vaccination femmes enceintes Immunodéprimés enfant ayant reçu des globulines depuis moins de 3 mois pb des anticorps maternels jusqu’à 9 mois

à l’insuffisance de la couverture vaccinale L’épidémie de 2011 est liée à l’insuffisance de la couverture vaccinale En 2007, la couverture vaccinale était de 90% à 2 ans, pour que le virus ne circule plus il faut une couverture vaccinale > 96% % de vaccinés parmi les cas de rougeole I Parent du Châtelet, Eurosurveillance, sept 2010