Virus respiratoires (hors grippe) Aspects cliniques Pr Muriel Fartoukh Service de Réanimation médico-chirurgicale APHP, GH HUEP, Hôpital Tenon, Pôle Thorax, Paris muriel.fartoukh@aphp.fr

Liens d’intérêt Biomérieux

Plan Données générales sur les infections respiratoires et les virus respiratoires Diagnostic clinique Apport des tests diagnostiques moléculaires – Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives et conclusion

Virus respiratoires (hors grippe) Aspects cliniques Les infections respiratoires Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Infections respiratoires Tractus respiratoire supérieur / inférieur Atteinte des bronches et/ou du parenchyme pulmonaire Infection communautaire / acquise à l’hôpital Poumon sain / poumon pathologique Sujet immunocompétent / immunodéprimé Enfant / Adulte / Sujet âgé Enjeu majeur de santé publique Prévalence, gravité, dépenses de santé Maitrise du risque infectieux Exposition aux antibiotiques et émergence de la résistance Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Pneumonie communautaire Spectre microbien Janvier 1990 à Avril 2009 - 46 publications Welte T. Thorax 2012; 67:71e79 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Pneumonie communautaire Spectre microbien Janvier 1990 à Avril 2009 - 46 publications Welte T. Thorax 2012; 67:71e79 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Tests diagnostiques usuels Sensibilité Spécificité Délai Hémocultures 1 à 30% > 95% 24/48h ECBC 30 à 60% 50 à 85% Binax Now (*) S. pneumoniae 50-80% 86% > 90% 94% 15 minutes L. pneumophila 60-90% 95% (*) Résultats communiqués par laboratoire commercialisant le test Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

PCR Multiplex Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Etiologies des PAC avec les tests diagnostiques émergents Étude prospective 12 mois (2004-2005), Suède, patients consécutifs suspects de PAC, antibiothérapie préalable (22%) Investigations microbiologiques Conventionnelles : ECBC pour ex direct et culture, hémocultures, AgU Lp et Sp, sérologies influenza, parainfluenza, AdV, VRS, M.pneumoniae, C.pneumoniae Moléculaires : sécrétions naso-pharyngées pour recherche bactérienne (RQ-PCR pour Sp., H.influenzae, M.catarrhalis) et virale (RT-PCR pour 15 virus respiratoires) Méthodes semiquantitatives Johansson N. Clin Infect Dis 2010; 50:202-9 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Etiologies des PAC avec les tests diagnostiques émergents Étiologie microbienne chez 124 patients (67%) 60% (exploration conventionnelle) et 89% (exploration complète) S. pneumoniae le plus fréquemment en cause (38%) Co-infections fréquentes, notamment virales Johansson N. Clin Infect Dis 2010; 50:202-9 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Etiologies des PAC avec les tests diagnostiques émergents Bactériennes : 106 pts (58%) S. pneumoniae (70 pts [38%]) M. pneumoniae (15 pts [8%]) H. influenzae (9 pts [5%]) M. catarrhalis (7 pts [4%]) Mixtes Bactériennes = 9 Co-infections avec S. pneumoniae 34/70 (49%) 29 virus 7 influenza virus 7 rhinovirus 6 bacteries chez 5 pts 3 H.influenzae Virales : 53 pts (29%) Influenza (14 pts [8%]), Rhinovirus (12 pts [7%]), RSV (7 pts [4%]), Parainfluenza (7 pts [4%]) 3/70 pts (4%) avaient une co-infection S pneumoniae - germe atypique Johansson N. Clin Infect Dis 2010; 50:202-9 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Urgences Étude prospective observationnelle, France, 2011-2012 (Pitié, Bichat, Cochin, Tenon) Pneumonie non grave (CURB65 <3) Tests conventionnels - ECBC Antigénurie Sp et Lp Hémocultures Recherche de pathogènes respiratoires PCR multiplex - Écouvillon nasal et écouvillon nasopharyngé RespiFinder-19 assay (Pathofinder, Maastricht, the Netherlands) 15 virus respiratoires : coronavirus 229E, NL63, OC43; métapneumovirus; influenza A, A(H1N1)pdm2009 et B, parainfluenza 1-4; VRS A et B; rhinovirus; adénovirus 4 bacteries intracellulaires : Bordetella pertussis, Chlamydophila pneumoniae, Legionella pneumophila, Mycoplasma pneumoniae Das D. Clin Microbiol Infect 2015; 21: 608.e1–608.e8 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Urgences Das D. Clin Microbiol Infect 2015; 21: 608.e1–608.e8 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

78/254 (31%) patients consultant au SAU pour une suspicion de PAC ont ≥ 1 pathogène détecté par PCR multiplex dont 73 patients (29%) avec virus et 8 patients (3%) avec M. pneumoniae Tests conventionnels : bactérie 31 patients/190 (16%) Das D. Clin Microbiol Infect 2015; 21: 608.e1–608.e8

Réanimation Corée Choi et al AJRCCM 2012 Chili Luchsinger et al Thorax 2013 Finlande Karhu et al CID 2014 France Voiriot et al Crit Care 2016 Site de prise en charge Patients, No Mortalité hospitalière (%) Réanimation 198 44 83 21 49 12 174 17 Aucune (%) 33 35 8 Bactéries (%) S. pneumoniae H. influenzae S. aureus Legionella sp. Mycoplasma P. aeruginosa 36 1 6 2 5 43 9 82 57 4 16 53 23 7 3 Virus (%) Virus + bactérie (%) Rhinovirus PiV hMPV Influenza VRS Autres virus 39 14 31 56 26 13

Onco hématologie Shah DP. Am J Blood Res 2012; 2:203-218 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Virus respiratoires (hors grippe) Aspects cliniques Les principaux agents étiologiques viraux Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Virus respiratoires « classiques » hors grippe ARN Paramyxovirus Virus respiratoire syncytial (VRS) Virus para-influenza (PIV) de type 1, 2, 3 et 4 Metapneumovirus (hMPV) Rhinovirus 3 groupes A B et C, plus de 100 sérotypes Coronavirus Groupe I (HCoV-229E et HCoV-NL63) Groupe II (HCoV-OC43 et HCoV-HKU1) ADN Adenovirus Bocavirus Polyomavirus Cependant, d’autres virus dits « opportunistes » peuvent donner des manifestations respiratoires chez des sujets fragilisés (principalement immunodéprimés), tels que les virus appartenant à la grande famille des Herpesviridae (herpès virus, varicelle-zona virus, cytomégalovirus, Epstein-Barr virus), le virus de la rougeole,… (Freymuth et al. 1998). Ces derniers ne seront pas développés Mahony JB. Clinical Microbiology Review 2008; p716-747 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Virus respiratoires « classiques » Tropisme presque exclusif des cellules ciliées de l’épithélium respiratoire agression trachéale, bronchique, bronchiolaire : infection virale «  de surface » agression épithéliale alvéolaire ± endothéliale : infection virale profonde (pneumonie virale) Cependant, d’autres virus dits « opportunistes » peuvent donner des manifestations respiratoires chez des sujets fragilisés (principalement immunodéprimés), tels que les virus appartenant à la grande famille des Herpesviridae (herpès virus, varicelle-zona virus, cytomégalovirus, Epstein-Barr virus), le virus de la rougeole,… (Freymuth et al. 1998). Ces derniers ne seront pas développés Mahony JB. Clinical Microbiology Review 2008; p716-747 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Airway Epithelial Cell 1- Les virus peuvent stimuler un certain nombre de récepteurs incluant les TLR et les hélicases à la surface des cellules épithéliales et les cellules immunes, résultant en la production d’IFN. L’IFN favorise la mort cellulaire des cellules infectéses 2- les cytokines pro inflammatoires (TNF), interleukin (IL)-Ibeta and IL-8 favorisent le Recrutement des cellules inflammatoires Mphages, Dendritiq cell, PNN qui sont impliquées dans l’inflammation virale 3- 1- Respiratory viral infections can trigger a variety of pattern recognition receptors including Toll-like receptors (TLR) and RNA-helicases (e.g. RIG-I, MDA-5) on airway epithelial cells (AECs) and mucosal immune cells, resulting in the production of type-I and -III interferons (IFN). These cytokines have wide-ranging effects such as enhancing killing of virus infected cells, through programmed cell death and by activation of natural killer (NK) cells, and the production of BAFF (from AECs and dendritic cells (DCs). BAFF can promote polyclonal sIgA production which contributes to the anti-viral defence. 2- Pro-inflammatory cytokines such as tumour necrosis factor (TNF), interleukin (IL)-I2 and IL-8 are also produced by AECs and macrophages in response to viral infection, leading to recruitment and activation of macrophages, DCs and neutrophils, all of which are involved in viral lung inflammation. The release of cytokines such as thymic stromal lymphopoietin (TSLP) from AECs primes DCs to induce Th-2 responses, and production of IL-25 and IL-33 induces release of IL-5 and IL-13 from innate lymphoid cells (ILCs), resulting in eosinophil recruitment to the lungs, goblet cell formation from AECs and mucous production and airway hyperresponsiveness. Together these innate immune responses can thus set into action a powerful inflammatory response, and will also exert a strong influence over the nature of the ensuing adaptive immune response. Jürgen Schwarze, and Karen J Mackenzie Thorax 2013;68:108-110 Copyright © BMJ Publishing Group Ltd & British Thoracic Society. All rights reserved.

l’épithélium respiratoire Infiltration cellulaire Hyper réactivité des voies aériennes Prédisposition de l’hôte Réponse immune aberrante Virus Inflammation des voies aériennes Œdème et production de mucus Nécrose de l’épithélium respiratoire Infiltration cellulaire Cependant, d’autres virus dits « opportunistes » peuvent donner des manifestations respiratoires chez des sujets fragilisés (principalement immunodéprimés), tels que les virus appartenant à la grande famille des Herpesviridae (herpès virus, varicelle-zona virus, cytomégalovirus, Epstein-Barr virus), le virus de la rougeole,… (Freymuth et al. 1998). Ces derniers ne seront pas développés Constriction des voies aériennes Bouchons muqueux PNN, PNEo Bronchite, Bronchiolite, Exacerbation aigue de pathologie respiratoire chronique Schwarze J. Thorax 2013; 68:108-110 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

VRS type A et B FIG 4 Association of IL-33 with asthma during RSV infection. Based on animal models, IL-33 may be induced in the lungs of infants. IL-33 stimulates group 2 innate lymphoid cells (e.g., nuocytes) to propagate and release the asthma-promoting cytokines IL-4, IL-5, and IL-13. Sloughing of infected ciliated bronchial epithelial cells is mediated by the RSV accessory protein NS-2, which transmits infection into the lower respiratory tract. Bacterial coinfections during RSV infection are common, and prior colonization with potentially pathogenic bacterial species may be a risk factor for severe RSV infection. Griffiths C, Drews SJ, Marchant DJ. Clin Microbiol Rev 2017: 30:277-319

Virus respiratoires « classiques » Courte période d’incubation Mahony JB. Clinical Microbiology Review 2008; p716-747 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Virus respiratoires « classiques » Transmission inter-humaine par contact direct ou émission de microgouttelettes sous forme d’aérosol Mahony JB. Clinical Microbiology Review 2008; p716-747 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Virus respiratoires « classiques » Saisonnalité pour VRS et influenza

Virus respiratoires (hors grippe) Aspects cliniques Le diagnostic clinique Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Virus et infections respiratoires Syndromes Étiologies virales Rhinite Rhinovirus, Coronavirus Pharyngite Adénovirus, Parainfluenza, Influenza, VRS, EBV, HSV Laryngite Parainfluenza, Influenza, Adénovirus Bronchite/EABC Influenza, VRS, hMPV, Rhinovirus Bronchiolite VRS, hMPV, Parainfluenza, Adénovirus, Rhinovirus, Coronavirus, Rougeole, Influenza Pneumonie Onco-hématologie Influenza, Parainfluenza, Adénovirus, VRS, Rhinovirus, hMPV VRS, Parainfluenza, Influenza, hMPV, Adénovirus, Rhinovirus Pavia AT. Clin Infect Dis 2011; 52(Suppl 4): S284–S289 Ruuskanen O. Lancet 2011; 377: 1264–75 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Signes cliniques de pneumonie virale Étude prospective monocentrique observationnelle, New Z, 304 patients hospitalisés pour une PAC Recherche virale par IF, culture et PCR sur écouvillon nasopharyngé (VRS, influenza, parainfluenza, adenovirus, rhinovirus, coronavirus, et HMPV) → Décrire et caractériser les étiologies virales des pneumonies de l’adulte → Comparer les caractéristiques des pneumonies virales à celles des pneumonies à pneumocoque Jennings LC. Thorax 2008; 63:42-48 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

58% des patients avaient un diagnostic microbiologique N=225 with viral test N Rhinovirus 30 (13%) Influenza 27 (12%) VRS 8 (4%) Adenovirus 10 (4%) Autre (PiV, Corona, hMPV) 17 (8%) Jennings LC. Thorax 2008; 63:42-48 30 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Jennings LC. Thorax 2008; 63:42-48 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Jennings LC. Thorax 2008; 63:42-48 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Urgences Das D. Clin Microbiol Infect 2015; 21: 608.e1–608.e8

Symptômes associés à l’infection à virus respiratoire au cours de l’insuffisance respiratoire aigüe de l’adulte PCR multiplex (16 virus), écouvillon nasopharyngé et/ou prélèvement distal des sécrétions respiratoires Questionnaire FLU-PRO 37 symptômes (généraux, sphère ORL, voies aériennes basses, digestifs, sommeil) codés chacun de 0 (pas du tout) à 4 (énormément) réalisé auprès du patient (proches, médecin traitant) avant les résultat de la PCR Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Questionnaire réalisé n= 106 ; 81 % Déc 2015- Août 2016 Patients analysés n = 131 Pneumonie n = 54 (41%) Exacerbation d’insuffisance respiratoire n = 35 (27%) Syndrome thoracique aigu drépanocytaire n = 21 (16%) Œdème pulmonaire n = 7 (5%) Autres n = 12 (9%) Questionnaire réalisé n= 106 ; 81 % Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Documentation microbiologique N=131 % Pneumonie n = 54 (41%) Exacerbation d’insuffisance respiratoire n = 35 (27%) Syndrome thoracique aigu drépanocytaire n = 21 (16%) Œdème pulmonaire n = 7 (5%) Autres n = 12 (9%) Virus : n = 19 (36%) Virus : n = 10 (29%) Virus : n = 0 (0%) Virus : n = 0 (0%) Virus : n = 2 (16%) Virus N=31 ( 23 %) Influenzae A 8 ( 26%) Influenza B 4 (13 %) VRS Rhinovirus 10 (32 %) Métapneumovirus 2 (6%) Coronavirus 3 (10%) Autres 0 (0%) Documentation microbiologique N=131 % Aucune 44 34% Bactérie 56 42 % Virus 31 23 % Mixte 18 14% Site PCR Total Nasopharyngée n = 90 (69 %) Endobronchique n = 20 (15 %) Deux sites n = 21 (16%) Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Insuffisance cardiaque Cancer VIH 38 (29) 17 (13) 7 (5) 6 (5) 29 (29) Patients (n=131) Pas de virus respiratoire (n=100) Présence de virus respiratoire (n= 31) p Homme, n (%) 77 (59) 60 (60) 17 (55) 0,61 Age (ans), médiane [25-75] 60 [43-71] 61 [38-71] 59 [49-70] 0,76 Terrain, n (%) BPCO Oxygénothérapie Insuffisance cardiaque Cancer VIH 38 (29) 17 (13) 7 (5) 6 (5) 29 (29) 16 (16) 6 (6) 12 (12) 5 (5) 9 (29) 1 (3) 5 (16) 0,99 0,06 0,55 0,68 Biologie à l’admission, médiane [25-75] PNN, 1000/mm3 Lymphocytes, 1000/mm3 CPK, UI/L PCT, ng/ml 9,5 [6,7-14] 1,03 [0,7-1,9] 120 [53-313] 0,32 [0,12-3,3] 9,7 [6,6-13,9] 1,3 [0,8-2,3] 125 [51-305] 0,19 [0,11-4,15] 9 [7-15,5] 0,64 [0,6- 1] 91 [62-388] 0,39 (0,18-2,6) 0,97 0,0001 0,54 Défaillance à l’admission, médiane [25-75] P/F IGS II 188 [110-240] 32 [23-46] 196 [110-250] 31 [19-45] 161 [96-230] 38 [27-48] 0,65 0,05 Oseltamivir à l’admission, n (%) 51 (39) 30 (30) 21 (68) 0,001 Radio. thoracique à l’admission, n (%) Infiltrats interstitiels 32 (24) 26 (26) 6 (19) 0,45 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Insuffisance cardiaque Cancer VIH 38 (29) 17 (13) 7 (5) 6 (5) 29 (29) Patients (n=131) Pas de virus respiratoire (n=100) Présence de virus respiratoire (n= 31) p Homme, n (%) 77 (59) 60 (60) 17 (55) 0,61 Age (ans), médiane [25-75] 60 [43-71] 61 [38-71] 59 [49-70] 0,76 Terrain, n (%) BPCO Oxygénothérapie Insuffisance cardiaque Cancer VIH 38 (29) 17 (13) 7 (5) 6 (5) 29 (29) 16 (16) 6 (6) 12 (12) 5 (5) 9 (29) 1 (3) 5 (16) 0,99 0,06 0,55 0,68 Biologie à l’admission, médiane [25-75] PNN, 1000/mm3 Lymphocytes, 1000/mm3 CPK, UI/L PCT, ng/ml 9,5 [6,7-14] 1,03 [0,7-1,9] 120 [53-313] 0,32 [0,12-3,3] 9,7 [6,6-13,9] 1,3 [0,8-2,3] 125 [51-305] 0,19 [0,11-4,15] 9 [7-15,5] 0,64 [0,6- 1] 91 [62-388] 0,39 (0,18-2,6) 0,97 0,0001 0,54 Défaillance à l’admission, médiane [25-75] P/F IGS II 188 [110-240] 32 [23-46] 196 [110-250] 31 [19-45] 161 [96-230] 38 [27-48] 0,65 0,05 Oseltamivir à l’admission, n (%) 51(39) 30 (30) 21 (68) 0,001 Radio. thoracique à l’admission, n (%) Infiltrats interstitiels 32 (24) 26 (26) 6 (19) 0,45 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Absence de virus respiratoire (n=100) Présence de virus respiratoire Patients (n=131) Absence de virus respiratoire (n=100) Présence de virus respiratoire (n= 31) Neurosensoriels Céphalées Augmentation sommeil Asthénie Frissons 1,0 ( 0 – 2 ) 2,4 ( 1 – 4 ) 0, 8 ( 0 – 2 ) 1 ( 0 – 2 ) 1,6 ( 0 – 3 ) 0,8 ( 0 – 1 ) 2,3 ( 1 – 4 ) 1,3 ( 0 – 3 ) Nasopharyngés Ecoulement nasal Odynophagie 1,2 ( 0 – 2 ) 0,9 ( 0 – 2 ) 0,6 ( 0 – 1 ) 1,3 ( 0 – 2 ) 1,1 ( 0 – 2 ) Pulmonaires Sensation d’encombrement Toux sèche Toux grasse 1,9 ( 0 – 4 ) 1,2 ( 0 – 3 ) 1,7 ( 0 – 3 ) 1,4 ( 0 – 3 ) 2,6 ( 2 – 4 ) 2,1 ( 0 – 3 ) Digestif, Vomissements Diarrhées 0,5 ( 0 – 0 ) 0,3 ( 0 – 0 ) Courbatures Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Imagerie thoracique Tomodensitométrie thoracique haute résolution Bronches et bronchioles, et parenchyme Patterns radiologiques micronodules centro-lobulaires, verre dépoli condensation alvéolaire Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

VRS Verre dépoli diffus plus ou moins associé à une micronodulation centrolobulaire Infection virale la plus fréquente Automne-hiver Atteinte d’abord haute (rhinorrhée/sinusite) puis basse (toux sèche > 90%) Mortalité attribuable aux pneumonies à VRS 30%-50% chez allogreffes CSH Barton TD. Clin Chest Med 2005; Falsey AR. Clin Microbiol Rev 2000 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Virus para-influenza micronodules centrolobulaires plus ou moins bien définis, associés à des zones de condensation alvéolaire « patchy » Contagiosité +++ Printemps et été +++ Incidence : 2 à 7 % dont 25 % avec atteinte des voies respiratoires basses Le sérotype 3 est le plus souvent responsable d’infections respiratoires chez les allogreffés de CSH, transplantés pulmonaires et leucémiques Issue fatale dans 30 % des atteintes basses chez les patients à risque Atteinte haute > 80% puis basse (toux > 90%) et fièvre rare (17 à 35% des transplantés pulmonaires) Barton TD. Clin Chest Med 2005; Cortez KJ. J Infect Dis 2001 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Adénovirus condensation alvéolaire « patchy » Morbi/mortalité sévère chez transplantés Enfants Patients avec greffons déplétés en Lymphocytes T Avec GVH aigue Lymphopénie profonde (< 300/mm3) associée à dissémination Réactivation d’une infection latente (pas d’implication saisonnière) ou réinfection Grande variabilité clinique : toux simple jusqu’à pneumonie extensive (50 % mortalité) Tropisme gastro-intestinal, hépatique, encéphalique et conjonctival Barton TD. Clin Chest Med 2005; Ison MG. Clin Infect Dis 2006; Hirsch. Clin Infect Dis 2013 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Rhinovirus micronodules centrolobulaires plus ou moins bien définis Rôle pathogène du Rhinovirus dans les IR basses mal défini Souvent associé à un copathogène Pas de tt spécifique Williams JV. J Infect Dis 2005; Ison MG. Clin Infect Dis 2003; Hirsch. Clin Infect Dis 2013 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Meta pneumovirus Verre dépoli diffus plus ou moins associé à une micronodulation centrolobulaire hMPV isolé par la première fois en 2001 chez des enfants Virus à ARN de la famille des Paramyxoviridae (proche du VRS) 2ème cause l‘IRB chez l’enfant (20% des PN), 10 % des IRB de l’adulte Fréquence équivalente à celle du VRS ou du virus de la grippe Evolution péjorative rapportée chez l‘ID, pouvant favoriser la survenue de rejet (greffe du poumon) hMPV possède les caractéristiques biochimiques communes aux paramyxovirus (VRS) Administration de ribavirine en aérosols ou en IV Association à des immunoglobulines polyvalentes ou sp Corticothérapie systémique A ce jour aucun vaccin, agent antiviral ou préparation d’immunoglobulines n’a été approuvé chez l’homme pour traiter les infections à hMPV Williams JV. N Engl J Med 2004; Barton TD. Clin Chest Med 2005; Williams JV. J Infect Dis 2010; Hopkins P. Am J Respir Crit Care Med 2008 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Virus respiratoires (hors grippe) Aspects cliniques Le diagnostic microbiologique Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Diagnostic virologique Hôte intracellulaire strict ADN/ARN + protéines capside/enveloppe Infection aigue, latence, réactivation, infection chronique Diagnostic indirect sérologie cytologie Diagnostic direct culture cellulaire tests antigéniques PCR Milieu de transport spécifique Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Quelle technique de détection ? Indirectes : sérologies; cytologie Directes : cultures cellulaires; techniques antigéniques; biologie moléculaire Technique Prélèvement Coût Délai de réalisation Intérêts et limites Sérologie (indirecte) sang ++ 3-4 sem - Faible technicité - Confirmation (épidémiologie) Cytologie respiratoire + 1-3 h - Intérêt limité à certains virus (HSV, CMV, VRS, Adénovirus..) Culture virale 2-10 j - Gold standard - Haute technicité, milieux de cultures - Faible sensibilité pour certains virus Antigène - Faisable sur cellules lysées ou altérées - Technicité élevée si IF associée PCR sang +++ 1-6 h - Intérêt pour virus non respiratoires (HSV, CMV) PCR respiratoire ++++ 1-10 h - Sensibilité élevée - Large panel viral (+ bactéries )

Tests diagnostiques moléculaires Place dans la stratégie diagnostique des infections PCR pour « aller plus vite » car culture longue PCR Bordetella pertussis PCR Mycoplas ma pneumoni ae PCR mycobacté rie PCR en compléme nt de culture restée négative (antibioth érapie préalable) PCR universelle PCR Streptocoq ue, Staphyloco que PCR pour bactérie non ou difficileme nt cultivable PCR Coxiella PCR Tropherym a whipplei PCR de dépistage : PCR syndromiq ue Infections respiratoir es Infections neuroméni ngées Gastroent érites Chaque panel comprend les agents pathogènes les plus fréquemment impliqués dans ces pathologies. Cette approche par panel et type de syndrome couplée à cette technologie innovante présente de nombreux intérêts : - la détection et l’identification simultanée de nombreux pathogènes (virus, bactéries, parasites...), - des niveaux de spécificité élevés, - à partir d’un seul et unique échantillon, - et des résultats rendus dans des délais très courts Morel AS Eur J Clin Microbiol Infect Dis 2015; 34:561-70 Olivier Dauwalder RICAI 2015 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Tests diagnostiques moléculaires Place dans la stratégie diagnostique des infections PCR pour « aller plus vite » car culture longue PCR Bordetella pertussis PCR Mycoplas ma pneumoni ae PCR mycobacté rie PCR en compléme nt de culture restée négative (antibioth érapie préalable) PCR universelle PCR Streptocoq ue, Staphyloco que PCR pour bactérie non ou difficileme nt cultivable PCR Coxiella PCR Tropherym a whipplei PCR de dépistage : PCR syndromiq ue Infections respiratoir es Infections neuroméni ngées Gastroent érites Morel AS Eur J Clin Microbiol Infect Dis 2015; 34:561-70 Olivier Dauwalder RICAI 2015 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Tests diagnostiques moléculaires PCR simplex vs multiplex PCR multiplex une seule cible témoins internes le plus souvent intégrés sensibilité 2-6 cibles  30 cibles multiplexage  baisse de la sensibilité par rapport aux PCRs simplex Zumla A Lancet Infect Dis 2014; 14:1123-1135 Olivier Dauwalder RICAI 2015 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Tests diagnostiques moléculaires PCR manuelles vs automatisées PCR automatisée extraction externalisée mais pouvant être automatisée thermocyclers « polyvalents » trousses commerciales ou maison nécessité de personnels spécialisés en biologie moléculaire (laboratoires spécialisés) accessibilité au mieux 5 jours sur 7 aux heures ouvrables extraction et PCR intégrées de plus en plus multiplexées: approches syndromiques totalement automatisées personnel polyvalent ou peu spécialisé accessible aux laboratoires polyvalents accessibilité étendue, probablement 24/7 dans le futur Zumla A Lancet Infect Dis 2014; 14:1123-1135 Olivier Dauwalder RICAI 2015 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Tests et plateformes diagnostiques moléculaires multiplex Les panels respiratoires comprennent les agents pathogènes les plus fréquemment impliqués en infectiologie respiratoire Cette approche par panel et syndrome couplée à une technologie innovante présente de nombreux intérêts - la détection et l’identification simultanée de nombreux pathogènes (virus, bactéries, parasites...) - des niveaux de spécificité élevés - à partir d’un seul et unique échantillon - des résultats rendus dans des délais très courts FilmArray® est une solution de PCR multiplexe qui intègre, dans un système fermé, la préparation des échantillons, l’amplification et la détection des pathogènes. Un test FilmArray®ne nécessite que 2 minutes de manipulation, pour une durée totale de rendu des résultats d’environ 1 heure Zumla A Lancet Infect Dis 2014; 14:1123-1135 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

FDA approved Hanson KE Clin Infect Dis 2016; 63:1361-7 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Les virus respiratoires Comment les rechercher ? Aspiration nasopharyngée Ecouvillon nasopharyngé HAUT Expectoration Aspiration bronchique Lavage broncho-alvéolaire BAS Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Comment les rechercher ? Aspiration nasophayngée Diagnostic virologique des infections virales respiratoires 2010-2011 Comment les rechercher ? Aspiration nasophayngée Prélèvement riche en cellules Mise en œuvre ± difficile Difficultés d’extraction des acides nucléiques: prétraitement (protéinase)  délai Jérôme Le Goff, Hôpital Saint-Louis – Université Paris Diderot 57 57

Comment les rechercher ? Écouvillon nasophayngé Diagnostic virologique des infections virales respiratoires 2010-2011 Comment les rechercher ? Écouvillon nasophayngé Mise en œuvre facile et rapide Extraction des acides nucléiques + facile Sensibilité / aspiration nasopharyngée ?  Qualité du prélèvement Ecouvillon spécifique ++++  Nylon floqué Jérôme Le Goff, Hôpital Saint-Louis – Université Paris Diderot 58 58

Jérôme Le Goff

Approche syndromique Diagnostic étiologique Études observationnelles de type avant / après ou comparant deux techniques de PCR multiplex situations cliniques variées Gain en sensibilité pour le diagnostic étiologique Réduction du délai diagnostique Disponibilité accrue des résultats aux cliniciens Johansson N Clin Infect Dis 2010; 50:202-9 Templeton KE Clin Infect Dis 2005; 41:345-51 Gadsby NJ Clin Infect Dis 2016; 62:817-23 Hammond SP J Clin Microbiol 2012; 50:3216-21 Rand KH J Clin Microbiol 2011; 49:2449-53 Xu M Am J Clin Pathol 2013; 139:118-123 Rogers BB Arch Pathol Lab Med 2015; 139:636-641 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Approche syndromique Gestion du risque viral Études observationnelles de type avant / après ou comparant deux techniques de PCR multiplex situations cliniques variées  Maitrise du risque infectieux viral isolement ciblé précoce traitement antiviral administré « à bon escient » et dans les meilleurs délais Rappo U. J Clin Microbiol 2016; 54(8):2096-2103 Rogers B.B. Arch Pathol Lab Med 2015; 139:636-641 Pettit NN J Med Microbiol 2015; 64(Pt 3):312-3 Xu M Am J Clin Pathol 2013; 139:118-123 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Approche syndromique Bon usage des antibiotiques En pédiatrie Études observationnelles ou interventionnelles, Département d'urgence pédiatrique  Réduction de l'utilisation des antibiotiques Chez l’adulte Études observationnelles  Les antibiotiques sont poursuivis dans 40% à 60% des cas, malgré l’identification d’un virus respiratoire et une radiographie thoracique normale Noyola DE Pediatr Infect Dis J 2000; 19(4):303-7 Poehling KA Arch Pediatr Adolesc Med 2006; 160:713-8 Rogers B.B. Arch Pathol Lab Med 2015; 139:636-641 Falsey AR Arch Intern Med 2007; 167:354-60 Shiley KT Infect Control Hosp Epidemiol 2010; 31:1177-83 Rappo U. J Clin Microbiol 2016; 54:2096-2103 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Virus respiratoires (hors grippe) Aspects cliniques Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Implications thérapeutiques Un virus est identifié par PCR dans les voies aériennes chez 30 à 50% des patients ayant un syndrome infectieux respiratoire Le diagnostic clinique d’infection virale respiratoire est peu spécifique Approche syndromique moléculaire : performance diagnostique étiologique, maitrise du risque infectieux viral pas d’étude d’impact thérapeutique (antibiotiques) et pronostique Signification clinique de la présence d’un virus respiratoire dans les sécrétions respiratoires site de prélèvement nasopharynx vs « poumon profond » Implications thérapeutiques traitements antiviraux ciblant les virus non-influenza traitements immunomodulateurs Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Signification clinique de la présence d’un virus respiratoire dans les sécrétions respiratoires

Estimer la prévalence de 13 virus respiratoires chez des sujets sains et malades (pneumonie aigue communautaire) PCR multiplex: rhinovirus, VRS, metapneumovirus, adenovirus, influenza A and B, parainfluenza 1-3, et coronavirus 229E, HKU1, NL63, OC43 (seuil cycle < 40) Écouvillons nasopharyngés et orapharyngés Comparer la prévalence stratifiée sur l’âge de chaque virus entre sujets contrôles et patients The attributable fraction measures the excess event rate or risk fraction in the exposed population that is attributable to the exposure. That is, it is the proportion of event rate or risk in the exposed population that would be reduced if the exposure were not present. In contrast, the population attributable fraction measures the excess event rate or risk fraction in the total population that is attributable to the exposure. Self W J Infect Dis 2016; 213:584-591 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Détection d’au moins un virus 27% chez les enfants asymptomatiques 2,1% chez les adultes asymptomatiques La contribution de la pathogénicité d’un virus respiratoire détecté par PCR varie selon le groupe d'âge et le virus Les détections de influenza, VRS et métapneumovirus au cours de la pneumonie indiquent un rôle étiologique Les détections de parainfluenza, coronavirus, rhinovirus et adénovirus, en particulier chez les enfants sont à interpréter à la lumière de la clinique Self W J Infect Dis 2016; 213:584-591 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Discussion - Conclusion Virus détectés (niveau nasal) dans un tiers PAC adulte •Etudes supplémentaires nécessaires pour évaluer : portage asymptomatique de certains virus (rhinovirus) et rôle dans les infections respiratoires basses Limites étude : Bactériologie systématique, PCR S. pneumoniae Rôles respectifs virus, bactéries et co-infections PAC adulte A ce stade, analyse conjuguée clinique, radiologique et virologique parait nécessaire pour : soi confirmer le rôle d’un virus dans la PAC soi suggérer une infection VAS ou un portage JNI - 10 juin 2014 15 Das D. Clin Microbiol Infect 2015; 21: 608.e1–608.e8 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Implications thérapeutiques Traitements antiviraux Quels virus ? Quels malades ? Quelles molécules ? Traitements immuno-modulateurs Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

VRS Traiter les maladies à VRS des voies aériennes supérieures à haut risque de progresser vers les voies aériennes inférieures Traiter les maladies à VRS des voies aériennes inférieures Transplantation CSH (surtout MAC/TBI < 100j) Hémopathie maligne (myéloïdes et lymphoïdes) Transplantation organe solide, particulièrement pulmonaire < 6M-1 an DICV VIH/SIDA (Ly T CD4+ < 200) Maladie cachectisante (tumeur solide, dénutrition extrême…)

Doses progressivement VRS 30 mg/kg/j max Doses progressivement croissantes sur 3 jours Adapter à la fonction rénale

VRS, PIV, hMPV Pipeline Plusieurs antiviraux (inhibiteurs de fusion, de polymérase…) ciblant surtout les paramyxovirus (VRS, PIV, hMPV) sont en cours de développement Simões EA. J Infect Dis 2015;211 Suppl 1:S1-S20

Immunomodulateurs VRS Palivizumab : Ac monoclonal humanisé recombinant En aigu : pneumonie à VRS sous RBV en état critique ? En prophylaxie post-exposition chez les patients immunodéprimés à haut risque ? Corticoïdes Effets non démontrés chez l’enfant malgré de multiples études (Panickar NEJM, 2009) Pas d’effet chez l’adulte (Lee, Chest 2011) Mais … effet démontré du VRS sur la synthèse des récepteurs aux glucocorticoïdes, ce qui amplifierait la réponse inflammatoire … (Insey 2011)

PCR multiplex élargie Algorithme thérapeutique Traitements antiviraux Perspectives PCR multiplex élargie Algorithme thérapeutique Traitements antiviraux

323 patients hospitalisés pour une pneumonie, 55% h, âge médian 67 ans PCR Multiplex Élargie Etude Britannique, 2012-2014 323 patients hospitalisés pour une pneumonie, 55% h, âge médian 67 ans Admission en réanimation : 18,6% Mortalité J30 : 6,2% PCR multiplex élargie « maison » 26 pathogènes - 13 bactéries (Fast multiplex real-time PCR) : S.pneumoniae; H.influenzae; M.catarrhalis; S.aureus; E.coli; K.pneumoniae; P.aeruginosa; A.baumannii; M.pneumoniae; C.pneumoniae; C.psittaci; L.pneumophila; Legionella spp. + quantification de la charge bactérienne pour 6 bactéries - Influenza A et B; VRS; para-influenza types 1-3; adénovirus; coronavirus 229E, HKU1, NL63, et OC43; hMPV; rhinovirus Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Documentation microbiologique

Estimation de l’impact thérapeutique Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Étude ouverte randomisée contrôlée Algorithme Étude ouverte randomisée contrôlée stratégie guidée sur une combinaison PCT/PCR multiplex stratégie conventionnelle : PCR influenza et VRS Patients adultes immunocompétents hospitalisés pour une infection des voies respiratoires « non pneumonique » sans critères de gravité et sans antibiothérapie préalable Critère de jugement : exposition aux antibiotiques arrêt de l’antibiothérapie dans les 48 heures; sortie sous antibiothérapie; durée totale de l’antibiothérapie We therefore believe that initial US clinical trials for PCT-guided care of LRTI should focus on persons at lower risk for invasive bacterial disease and without definitive pneumonia. Thus, we investigated the feasibility of conducting PCT-based algorithm trials in a US hospital and the value of concurrent viral testing to reduce unnecessary antibiotic use in adults hospitalized with nonpneumonic LRTI Standard of care testing (bacterial and viral cultures of respiratory samples, hospital influenza/RSV duplex PCR [hospital PCR], and urine legionella antigen analysis) were obtained at the discretion of the providing team. The turnaround time for the hospital PCR was generally 1–2 hours after the sample was received. Urine pneumococcal antigen was not available in the hospital during the study period. Antibiotic decisions were made by the attending physician without intervention by investigators. Branche AR J Infect Dis 2015; 212:1692-700 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Random Pneumonie Bronchite aigue / EABC / excacerbation d’asthme Syndrome grippal Détresse respiratoire aigue Détresse cardiaque aigue Contrôle, n=149 Prélèvements respiratoires pour cultures, PCR duplex, AgU légionelle Intervention, n=151 PCR multiplex à l’admission PCT à l’admission et à H12 ≤0,1 0,11-0,24 0,25-0,49 ≥0,5 Random Antibiotiques fortement non recommandés Antibiotiques fortement recommandés Antibiotiques non recommandés Antibiotiques recommandés Détection virus 19% Détection virus 42% Branche AR J Infect Dis 2015; 212:1692-700 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Décompensation cardiaque Exacerbation BPCO Astme 28 (19) 9 (6) 58 (39) PCT et PCR Contrôle Diagnostic, n (%) Pneumonie Grippe Décompensation cardiaque Exacerbation BPCO Astme 28 (19) 9 (6) 58 (39) 32 (12) 29 (19) 11 (7) 16 (11) 58 (38) 27 (18) PCT initiale, médiane [IQR] ≤0,10, n (%) 0,11-0,24, n (%) 0,05 [0,05-0,11] 112 (74) 14 (9) 107 (74) 19 (13) Branche AR J Infect Dis 2015; 212:1692-700 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

Branche AR J Infect Dis 2015; 212:1692-700 Données générales Diagnostic clinique Approche syndromique moléculaire Synthèse, Perspectives, et Conclusion

DeVincenzo John P. N Engl J Med 2015; 373:2048-58. ALS-008176 is an orally bioavailable prodrug of the novel RSV replication inhibitor ALS-008112, a cytidine nucleoside analogue (the molecular structure of ALS-008176 is shown in Fig. S4 in the Supplementary Appendix, available with the full text of this article at NEJM.org). In nonclinical studies, ALS-008112 enters various types of epithelial cells in the respiratory tract and is subsequently phosphorylated to form an intracellular nucleoside triphosphate with a half-life of approximately 29 hours. The nucleoside triphosphate analogue inhibits RSV replication by means of chain termination DeVincenzo John P. N Engl J Med 2015; 373:2048-58.

Conclusion

Infections virales respiratoires Enjeu majeur de santé publique PCR multiplex et approche syndromique moléculaire innovation technologique indiscutable démarche clinique indispensable dialogue entre cliniciens et microbiologistes indispensable

Infections virales respiratoires La mesure de l’impact thérapeutique et pronostique d’une stratégie diagnostique basée sur l’utilisation de la PCR multiplex au cours de la PAC est essentielle Essai randomisé MultiCAP (G Voiriot, JF Timsit, M Fartoukh) La poursuite de la recherche dans la domaine des traitements antiviraux est fondamentale