Virus des gastro-entérites Etienne Brochot Faculté de Pharmacie Laboratoire de Virologie, CHU Amiens Brochot.E-2012

1. Généralités • Une gastro-entérite est une infection inflammatoire caractérisée par l'émission brutale et fréquente de selles liquides et abondantes (diarrhée) pouvant être causée par un multitude d’agents pathogènes. • La diarrhée s'accompagne souvent de vomissements et parfois de poussées de fièvre mais les symptômes varient en fonction des individus. • Le risque principale de la gastro-entérite est la déshydratation de l'organisme. Brochot.E-2012

1. Généralités • Les gastro-entérites ont des origines multiples : • virales : 80% des enfants de moins de un an • bactériennes : Salmonella, Shigella, Campylobacter, E. coli, Yersinia, Vibrio cholerae… • parasitaires : Giardia, Cryptosporidium, amibes... • toxiques : champignons, coquillages infectés par algues toxiques… Brochot.E-2012

1. Généralités • Les gastro-entérites virales représentent l’un des premiers motifs de consultation en médecine et principalement en pédiatrie. (3 millions/an en France) • Les gastro-entérites virales surviennent souvent chez les enfants de moins de trois ans. • Dans les pays développés, la prise en charge reste un coût économique important. • Dans les pays en développement, les conditions socio- économiques et une mauvaise prise en charge conduit au décès de 600.000 personnes /an. Brochot.E-2012

2. Gastro-entérites virales: épidémiologie • Les gastro-entérites virales sont : • très fréquentes, • d’incubation courte, • troubles digestifs aigus et de courte durée, • signes généraux discrets, • spontanément résolutives Brochot.E-2012

2. Gastro-entérites virales: épidémiologie Brochot.E-2012

2. Gastro-entérites virales: épidémiologie Brochot.E-2012

2. Gastro-entérites virales: épidémiologie 1) Endémique avec dans les pays tempérés, une nette prédominance hivernale. La contamination est inter-humaine par voie fécale-orale principalement ou par aérosols. 2) Epidémies localisées : • notamment dans les collectivités d’enfants ou d’adultes • ont souvent à leur origine une source commune de contamination eau, aliment, coquillage… • une transmission inter-humaine secondaire permet l’extension de l’infection. Brochot.E-2012

2. Gastro-entérites virales: quels virus? Population cible Importance Rotavirus Enfants < 2ans 1er agent Sujets âgés 50% des cas Calicivirus Adultes 2ème agent Norovirus Enfants 8 à 14% Sapovirus Origine alimentaire Astrovirus Sujets agés 2 à 9% ID Adenovirus Enfants < 2ans 2 à 6% (40, 41) ID Virus Aichi Adolescents ? Picornaviridae Adultes (Parechovirus 1) Torovirus Enfants ? Coronaviridae Adultes Brochot.E-2012

2. Gastro-entérites virales: quels virus? Brochot.E-2012

2. Gastro-entérites virales: quels virus? Brochot.E-2012

2. Gastro-entérites virales: quels virus? Calicivirus Rotavirus Astrovirus Adénovirus 40/41 fécale-orale Transmission alimentaire et hydrique Incubation 1 à 3 jours 1 à 4 jours 1 à 2 jours 8 à 10 jours Durée 0 à 8 jours 2 à 9 jours 2 à 4 jours 5 à 12 jours des signes Excrétion Jusqu’à 18 jours 10 jours 12 jours 10 à 14 jours (ME) très élevé élevé élevé inconnu Taux dose infectieuse d’attaque = 10/100 particules virales Brochot.E-2012

2. Gastro-entérites virales: quels virus? Adénovirus Calicivirus Rotavirus Astrovirus 40/41 diarrhée diarrhée +++ diarrhée modérée Signes fièvre vomissements++ vomissements ± cliniques déshydratation+ fièvre fièvre ± vomissements± Variations Hiver surtout hiver pic hivernal toute l'année saisonnières Printemps Caractéristique majoritairement sporadiques épidémiques ou épidémiologique épidémiques et saisonnières sporadiques jeune enfant Populations jeune enfant tout âge personnes âgées enfant <2 ans cibles personnes âgées immunodéprimés Brochot.E-2012

3. Gastro-entérites virales: Rotavirus • Morphologie – Virus non enveloppés. – Diamètre: 70 nm. – Capside: icosaédrique en forme de roue (d’où son nom «rota»), caractéristique en microscopie électronique. • Résistance physico-chimique Virus très résistants, notamment aux concentrations de chlore utilisées pour traiter l’eau potable. Brochot.E-2012

3. Gastro-entérites virales: Rotavirus Famille des Reoviridae, ils appartiennent au genre Rotavirus. • 7 groupes A à G. • seuls, les groupes A (surtout), B et C sont impliqués dans des infections humaines et animales. Brochot.E-2012

3. Gastro-entérites virales: Rotavirus • Virus à ARN bi-caténaire segmenté en 11 segments, chacun codant pour une protéine virale. Ils sont produits en quantité équimolaire. Brochot.E-2012

2 millions d’hospitalisations 3. Gastro-entérites virales: Rotavirus Distribution Fréquent et Ubiquitaire Evènements 800 000 décès 85 % en pays en voie de développement 2 millions d’hospitalisations Surtout en pays industrialisé 25 millions de consultations 140 millions d’épisodes à domicile Brochot.E-2012

3. Gastro-entérites virales: Rotavirus physiopathologie Destruction des entérocytes du sommet des villosités remplacées par des cellules cryptiques immatures Atrophie des villosités Altération des fonctions d’absorption des villosités Brochot.E-2012

3. Gastro-entérites virales: Rotavirus physiopathologie • Infection des entérocytes de l’intestin grêle • Diarrhée provoquée par un mécanisme complexe et multifactoriel, associant une malabsorption et une composante sécrétoire. • Le virus, et sa protéine NSP4, sont responsables d’une activation du système nerveux entérique (SNE) et d’une augmentation du calcium intracellulaire ([Ca2+]i), provoquant une succession d’évènements conduisant à une fuite de chlore, une désorganisation de l’architecture de la cellule et à sa lyse. Brochot.E-2012

3. Gastro-entérites virales: Rotavirus physiopathologie Lyse cellulaire Perturbation des fonctions enzymatiques NSP4 [Ca 2+ ] i Brochot.E-2012

3. Gastro-entérites virales: Rotavirus physiopathologie Défaut d’adressage des protéines (sacharase-isomaltase) Altération du cytosquelette (actine) Cl - Perméabilité Para-cellulaire Sécrétion d’eau et d’électrolytes Lyse cellulaire Perturbation des fonctions enzymatiques NSP4 [Ca 2+ ] i

3. Gastro-entérites virales: Rotavirus physiopathologie NSP4 Défaut d’adressage des protéines (sacharase-isomaltase) Altération du cytosquelette (actine) Cl - Perméabilité Para-cellulaire Sécrétion d’eau et d’électrolytes Lyse cellulaire Perturbation des fonctions enzymatiques NSP4 [Ca 2+ ] i

3. Gastro-entérites virales: Rotavirus physiopathologie NSP4 Diarrhée sécrétoire Cl - Défaut d’adressage des protéines (sacharase-isomaltase) Altération du cytosquelette (actine) Cl - Perméabilité Para-cellulaire Sécrétion d’eau et d’électrolytes Diarrhée de malabsorption Diarrhée osmotique Lyse cellulaire Perturbation des fonctions enzymatiques [Ca 2+ ] i NSP4 [Ca 2+ ] i

+ 3. Gastro-entérites virales: Rotavirus physiopathologie SNE NSP4 Diarrhée sécrétoire Cl - Défaut d’adressage des protéines (sacharase-isomaltase) Altération du cytosquelette (actine) Cl - Perméabilité Para-cellulaire Sécrétion d’eau et d’électrolytes SNE + Lyse cellulaire Perturbation des fonctions enzymatiques [Ca 2+ ] i NSP4 [Ca 2+ ] i

4. Gastro-entérites virales: Calicivirus • Morphologie – Virus non enveloppés. – Diamètre: 27 à 35 nm – Capside: icosaédrique • Résistance physico-chimique Virus très résistants, notamment aux concentrations de chlore utilisées pour traiter l’eau potable. • Culture cellulaire : non Brochot.E-2012

4. Gastro-entérites virales: Calicivirus Famille des Caliciviridae Virus à ARN simple brin Polarité positive 4 genres : • Vesivirus • Lagovirus qui infectent les animaux • Norovirus • Sapovirus qui infectent hommes et animaux Brochot.E-2012

4. Gastro-entérites virales: Calicivirus Incubation courte (18 à 48 heures) Diarrhée aqueuse, vomissements.  Principal agent viral responsable des gastro-entérites survenant dans les collectivités et touchant toutes les tranches d’âge. L’origine de la contamination peut être commune et souvent hydrique ou alimentaire, notamment par les coquillages, mais elle peut aussi être interhumaine. Dans ces cas, les virus identifiés appartiennent au genre Norovirus avec ces dernières années prédominance du génogroupe II en Europe.  Gastro-entérites endémiques hivernales peuvent également être dues aux calicivirus. Elles sont sous estimées. Les calicivirus sont le deuxième agent étiologique après les rotavirus. Brochot.E-2012

5. Gastro-entérites virales: Astrovirus • Morphologie – Virus non enveloppés. – Diamètre: 28 à 30 nm – Capside: icosaédrique • Résistance physico-chimique Virus très résistants, notamment en pH acide, et vis à vis du chloroforme, des détergents, des solvants des lipides, et à la chaleur. Gardés à –70°C, ils conservent leurs propriétés infectieuses 6 à 10 ans. • Culture cellulaire : non Brochot.E-2012

5. Gastro-entérites virales: Astrovirus Famille des Astroviridae Virus à ARN simple brin Polarité positive 7000 nucléotides Un seul genre: Astrovirus 8 sérotypes humains (sérotype 1 prédominant) Brochot.E-2012

5. Gastro-entérites virales: Astrovirus  Incubation courte : 36 à 48 heures  Symptomatologie : généralement modérée  2 à 9% des gastro-entérites infantiles communautaires  Infections nosocomiales et dans les collectivités.  La transmission du virus est interhumaine (voie fécale-orale), et on note une nette prédominance hivernale dans les pays tempérés ou durant la saison des pluies dans les pays tropicaux.  Toutes les tranches d’âge peuvent être concernées, mais les enfants et les personnes âgées sont les cibles principales; les enquêtes sérologiques de prévalence indiquent que 70% des enfants ont été en contact avec ce virus durant les cinq premières annéesde leur vie. Brochot.E-2012

6. Gastro-entérites virales: Adenovirus 40/41 et 31 • Morphologie – Virus non enveloppés. – Diamètre: 70 à 90 nm – Capside: icosaédrique • Résistance physico-chimique Virus résistants aux variations de pH, aux détergents, et aux solvants des lipides, mais inactivés par le chloroforme, et le formol. Brochot.E-2012

6. Gastro-entérites virales: Adenovirus 40/41 et 31 Famille des Adenoviridae Virus à ADN double brin 35.000 nucléotides Deux genres: • Aviadenovirus: infectent les oiseaux. • Mastadenovirus: infectent les mammifères dont l’homme. Certains antigènes sont spécifiques de genre, d’autres spécifiques de type ou de groupe. Chez l’homme,on distingue 51 sérotypes regroupés en 6 groupes(A à F). Dans le cas des gastro-entérites infantiles, les virus responsables sont les adénovirus 40/41 (groupe F) et 31. Brochot.E-2012

7. Gastro-entérites virales: virus Aichi • Morphologie – Virus non enveloppés. – Diamètre: 30 nm – Capside: icosaédrique • Résistance physico-chimique Très résistant (> Entérovirus)à la chaleur, à l'éther à 10 % et aux doses de chlore utilisées pour la chloration habituelle des eaux de boissons. Brochot.E-2012

7. Gastro-entérites virales: virus Aichi Famille des Picornaviridae Genre : Kobuvirus Virus à ARN simple brin Les virus Aichi ont été retrouvés pour la première fois en 1989 au Japon dans les selles de patients ayant une gastro-entérite secondaire à la consommation de coquillages. Ces virus seraient à l'état endémique dans le sud-est asiatique où ils seraient responsables de petites épidémies sporadiques,notamment chez l'adolescent et l'adulte. Brochot.E-2012

8. Gastro-entérites virales: Diagnostic • Aucun signe clinique ne permet de distinguer une infection à un virus plutôt qu’à un autre virus. • Diagnostic étiologique n’est réalisé habituellement que dans les formes sévères ayant motivé une hospitalisation surtout chez les nourrissons ou les immuno-déprimés. • Il est utile pour différencier les GE virales, des diarrhées:  d’origine toxique (surtout médicamenteuse)  bactériennes  auto-immunes Brochot.E-2012

8. Gastro-entérites virales: Diagnostic prélèvements • SELLES émises en phase aiguë de la maladie • 2 à 3 mL dans un récipient stérile, à fermeture hermétique, sont suffisants • Transport à température ambiante sans précautions particulières virus résistants et peu thermo-sensibles. • Si l’examen doit être différé, conservation entre +2°C et +6°C pendant 72 heures, ou bien à –20°C au delà. Brochot.E-2012

8. Gastro-entérites virales: Diagnostic direct • Culture • Microscopie électronique • Détection des antigènes : • agglutination • immuno-chromatographie • ELISA • Détection du génome : • PCR • RT-PCR Brochot.E-2012

8. Gastro-entérites virales: Diagnostic direct (culture) • Ne convient pas à tous les virus • Techniques chronophages • Personnels techniques qualifiés ++ • Utile pour la conservation des souches notamment dans les laboratoires de référence Brochot.E-2012

8. Gastro-entérites virales: Diagnostic direct (microscopie electronique) • Identification des virus par leur structure et leur taille • Dans les prélèvements ou les cultures cellulaires • Utile pour le diagnostic des Adénovirus et Rotavirus (forme caractéristique), et pour orienter la recherche d’autres virus (Calicivirus, Astrovirus, Coronavirus…) • Limitations nombreuses : • Personnel qualifié +++ (œil expert) • Temps • Coût (mise de fond et entretien) • Ne dispense pas d’une identification par d’autres méthodes • Mauvaise sensibilité (au moins 106 particules/µL) Brochot.E-2012

8. Gastro-entérites virales: Diagnostic Test d’agglutination Tests aux particules de latex Principe : particules sensibilisées avec des antisérums spécifiques • « latex rotavirus » sensibilité de 85 % et spécificité de 95 % • « latex adénovirus » : faible sensibilité de 36 à 86 %, spécificité entre 96 et 100 %). • latex «mixtes» adénovirus / rotavirus • latex «Astrovirus» Avantages : utilisable par tous les laboratoires, pour un coût raisonnable, mais nécessite des contrôles de spécificité. Brochot.E-2012

8. Gastro-entérites virales: Diagnostic Immunochromatographie • Diagnostic rapide rotavirus combiné à l’adénovirus • L’échantillon dilué est déposé à la surface d’une bandelette test. • Migration du complexe Ag- AC grâce à un tampon de migration. • Des anticorps de capture spécifiques de l’antigène, fixés sur la membrane vont permettre d’arrêter ces complexes. • Résultat positif : apparition d’une bande colorée. • Contrôle interne témoin de bonne migration Brochot.E-2012

8. Gastro-entérites virales: Diagnostic ELISA • Recherche des antigènes Rotavirus ou Astrovirus • Directement à partir des selles. • Permet la recherche sur de nombreux échantillons. • Méthodes sensibles • Matériel nécessaire disponible dans tous les laboratoires de diagnostic virologique. Brochot.E-2012

8. Gastro-entérites virales: Diagnostic Biologie moléculaire PCR et RT-PCR : • Diagnostic qualitatif • Typage des souches Séquençage : • Génotypage • Epidémiologie moléculaire Avantage : Applications possibles pour tous les virus Inconvénients: - réponse moins rapide (24 à 48h au minimum) - coût Brochot.E-2012

8. Gastro-entérites virales: Diagnostic Sérologie NON ADAPTE AU DIAGNOSTIC DES GASTRO ENTERITES VIRALES Seul intérêt: étude de séroprévalence en épidémiologie Brochot.E-2012

9. Gastro-entérites virales: Prévention • Mesures d’hygiène collectives : amélioration du système de distribution et d’assainissement des eaux • Mesures d’hygiène individuelles : • lavage des mains !!! • isolement des patients infectés en collectivités • Prévention vaccinale : Rotavirus •But est de prévenir la survenue de GE aiguë sévère chez l’enfant de moins de 2 ans (prévenir le premier épisode qui est le plus sévère) • Doit être administré tôt pour assurer une protection précoce dès les premiers mois de vie, période où la réponse immunitaire n’est pas optimale. Brochot.E-2012

9. Gastro-entérites virales: Prévention • RotaTeq (Merck) : • vaccin vivant réassortant de la souche WC3 • pentavalent G1, G2, G3, G4 et P[8] • 3 doses administrées par voie orale entre 2 et 8 mois • efficacité > 85% • Rotarix (GSK) : • vaccin vivant atténué dérivé de la souche 89-12 • monovalent G1P[8] • 2 doses : 1ère entre 6 et 14 semaines 2nde entre 14 et 24 semaines • efficacité entre 90 et 100% contre les GE sévères Brochot.E-2012

VACCIN + SNE Diarrhée sécrétoire Racécadotril (Tiorfan) - - Diarrhée de malabsorption Diarrhée osmotique Lyse cellulaire Perturbation des fonctions enzymatiques NSP4 Diarrhée sécrétoire Cl - Défaut d’adressage des protéines (sacharase-isomaltase) Altération du cytosquelette (actine) Cl - Perméabilité Para-cellulaire Sécrétion d’eau et d’électrolytes SNE + [Ca 2+ ] i Racécadotril (Tiorfan) NSP4 [Ca 2+ ] i Brochot.E-2012