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

Bactéries Bacilles,Staphyloccoques Levures Candida albicans Virus Grippe, Polio Parasites Malaria, Helminthes.. Les pathogènes différent par leur taille

Les pathogènes ► Modes de Développement  Virus : hôte intracellulaire obligatoire  Bactéries : extracellulaire et intracellulaire  Parasites : extracellulaire et intracellulaire ► Prolifération et dissémination dans la population ► Réaction de l’hôte :  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 ► 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 Rate Thymus Foie 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 H 1 N 1 La grippe A ou « mexicaine » La grippe A ou « mexicaine »

Historique de la grippe ► ► 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 ► ► isolement 1er virus grippal porcin et humain (H1N1) ► ► 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) ► ► 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 mi- printemps ► ► 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

N H

Le virus de la grippe : Influenza virus ou « flu » Orthomyxoviridae 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 à la neuraminidase et sont pleinement infectieux

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 homme 1 1- La grippe aviaire H5N1

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

► ► 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 La Grippe aviaire H5N1 chez l’homme

Oiseaux porc homme 2 2- La grippe humaine H1N1 H5N1 H1N1

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 (pas d’aspirine chez l’enfant). ► ► Antiviraux spécifiques   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. 29 N2

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).

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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 d’adjuvants en plus grande quantité.  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 (, ) ► Des antiviraux spécifiques (Tamiflu®, Relenza®) ► Des antibiotiques ( surinfection bactérienne) ► Des vaccins (antiviraux et antibactériens)

Le virus HIV-1 : Le syndrome de l’immunodéficience acquise 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)

Le HIV Origines d’une pandémie Epidémiologie (Atlanta): infections par pneumocystose pulmonaire et de cancer Kaposi) SIDAHIV Rétrovirus associé au SIDA isolé (LAV)  HIV-1 (1986) HIV-2 isolé. Origine du virus HIV émergeant 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 ansEn 20 ans: 25 millions de morts, 42 millions de personnes actuellement contaminées (HIV+) et nouvelles infections par jour dans le monde Espérance de vie dans certains pays africains passée de 63 à 36 ans Epidémiologie

Classification Rétrovirus Oncovirus à ARN Lentivirus Spumavirus HTLV-I HTLV-II Homme Rétrovirus animaux Leucémies Cancers VIH-1 VIH-2 Homme Aucune pathologie connue humaine ou animale SIV FIV VISNA Animal Pneumonies Désordres neurologiques à évolution lente Famille Sous-famille

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 Transmission et prophylaxie

Taille : 80 à 120 nm Structure du VIH-1

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. gp41 3) Après liaison gp120-corécepteurs, changement de conformation de la gp120 et démasquage de la protéine de fusion 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 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 cytoplasme nucléocapside

Décapsidation Double brin d’ADN  Transport vers le noyau Transcription inverse cytoplasme circularization ssRNA genome

Noyau Membrane nucléaire Intégration dans le génome de l’hôte Cellular DNA Provirus DNA Entrée dans le noyau Intégrase

nucleus Transcription Traduction cytoplasme

Assemblage du core du virus Clivage par la protéase

Bourgeonnement (budding) : la portion de membrane cellulaire emportée par le virus forme l’enveloppe virale Bourgeonnement et libération New virions

Physiopathologie et suivi de la maladie

Evolution de l’infection par le VIH variants du virus charge virale 3-8 semaines primo-infection jusqu’à 12 ans phase asymptomatique 2 à 4 ans SIDA Débordement du système immunitaire Le système immunitaire contient l’infection virale nombre

Evolution de quelques paramètres lors de l’infection par le VIH nombre anticorps anti-VIH ARN viral CD4 3-8 semaines primo-infection jusqu’à 12 ans phase asymptomatique 2 à 4 ans SIDA Contrôle par le système immunitaire - destruction progressive des lymphocytes T Débordement du système immunitaire

La séroposivitivité : MISE en EVIDENCE DE LA REPONSE HUMORALE Recherche d’anticorps anti-VIH par méthode ELISA Protéines de l’enveloppe et du core

gp160 gp120 p66 p55 p51 gp41 p31 p24 p17 Precursor to ENV glycoprotein Outer ENV glycoprotein Reverse Transcriptase component of POL translate Precursor to GAG proteins Reverse Transcriptase component of POL translate Transmembrane ENV glycoprotein Endonuclease component of POL translate GAG protein Positive HIV Western Blot

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

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 - inhibiteurs de la fusion

Fuzeon HR2 WITHOUT : ZIPPING WITH : ZIPPING LOCKED

Les inhibiteurs de la réverse transcriptase

INTI : Inhibiteurs nucléosidiques de la RT (NRTI en anglais)

AZT Les inhibiteurs de la réverse transcriptase dTTP (DNA component)

PPP 5’ 3’ T CC PPP 5’ 3’ T GGA PPP GCA P BRIN MATRICE 5’3’ A O-H P BRIN AMORCE 3’5’ Brin néosynthétisé Transcriptase réverse T P P P N3N3

PPP 5’ 3’ T CC PPP 5’ 3’ T GGA PPP GCA P BRIN MATRICE 5’3’ A P BRIN AMORCE 3’5’ T P P N3N3 P Brin néosynthétisé Transcriptase réverse G P P P OH

PPP 5’ 3’ T CC PPP 5’ 3’ T GGA PPP GCA P BRIN MATRICE 5’3’ A P BRIN AMORCE 3’5’ T N3N3 P Brin néosynthétisé G P P P OH Transcriptase réverse TERMINAISON DE CHAINE !!!

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 du système immunitaire ► Essais vaccinaux (préventifs)  Des essais cliniques nombreux mais malheureusement négatifs, beaucoup d’échec après prés de 18 ans de recherche. 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.