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Importance des infections par les virus influenza chez le porc

1. Le porc, « vecteur de mélange viral » des virus Influenza ?

Le porc a souvent été désigné en tant qu’espèce capable du réassortiment entre les virus

Influenza d’origine aviaire et provenant des mammifères, conduisant à l’émergence de nouvelles

souches à potentiel pandémique en raison des points suivants :

Le porc est sensible aux infections par les virus Influenza humains. Les virus

aviaires peuvent également infecter le porc mais se transmettent mal dans

cette espèce. Le risque de transmission de ces virus est donc principalement

lié aux réassortants pouva t t e g s au sei de l’esp e po i e.

Le virus pandémique H1N1 de 2009 (H1N1 pdm/09) est bien adapté à

l’ho e et au po , a e des p eu es de t a s issio da s les deux sens,

e da t o ple e l’ pid iologie et l’ ologie des i us I flue za da s la

- Les porcs sont souvent en contact étroit avec les hommes et les volailles. L’Asie est d’ailleurs

considérée comme l’épicentre d’où les nouvelles souches virales émergent du fait de cette proximité

spatiale entre les espèces.

- Le porc possède les deux types de récepteurs cellulaires préférentiels des virus d’origine aviaire

et humaine et les virus réassortants qui en résultent semblent détenir une large gamme de gènes NP

d’origine humaine ou aviaire. L’échange de matériel génétique entre virus de lignages différents

pouvant générer des virus réassortants est donc possible (Scholtissek et al., 1985; Ito et al., 1998;

Shortridge, 1999; Alexander et Brown, 2000; Suzuki et al., 2000). Pour exemple, des substitutions sur

H1 ont notamment été identifiées chez des virus humains et porcins H1N1, suggérant l’importance

des substitutions dans la génération de souches pandémiques (Matrosovich et al., 2000).

- Bien que les virus Influenza infectant les oiseaux puissent infecter l’homme, ils se propagent

rarement dans cette dernière espèce (Hu et al., 2014), contrairement aux virus issus de l’espèce

porcine (Fort Dix, New Jersey, 1976).

- Les réassortants des virus Influenza émergent principalement chez le porc (Castrucci et al.,

1993; Brown et al., 1998; Zhou et al., 1999) et le porc peut transmettre ces réassortants à l’homme

(Ma et al., 2009). Néanmoins, H2N2, responsable de la pandémie de 1957, n’a jamais été isolé chez le

porc et les premières détections de H1N1 et H3N2 chez le porc, responsables des pandémies de 1918

et 1968 respectivement, n’ont pas précédé mais suivi l’émergence de ces virus chez l’Homme (Simon,

2010). Des infections humaines par des virus aviaires de sous-types H5, H7 et H9 sans hôte

mammifère intermédiaire ont également été décrites depuis 1997 (Alexander, 2006). L’ensemble de

ces observations tendait à minimiser le rôle du porc comme hôte intermédiaire principal pour la

génération de virus réassortants à caractère zoonotique (Van Reeth, 2007).

Récemment, l’émergence du virus H1N1pdm/09, responsable de la première pandémie du

XXIème siècle, a replacé le porc au centre de toutes les attentions. Bien que les précurseurs directs

du virus pandémique de 2009 n’aient jamais été isolés chez le porc, leurs ancêtres les plus proches –

virus porcins de lignages nord-américain (« classical swine » et triple réassortant) et virus porcin

« avian like » Eurasiatique - provenaient de virus préalablement adaptés à l’espèce porcine depuis

plusieurs décennies, suggérant leur évolution chez le porc (Garten et al., 2009; Smith et al., 2009). Il

convient de souligner cependant qu’on ne peut affirmer si ces réassortiments ont eu lieu chez le porc

et si ce virus circulait chez le porc dans le monde avant la pandémie de 2009 (Smith et al., 2009). En

effet, il semble que les infections chez le porc soient dues initialement à l’homme, puis à une

propagation horizontale de porc à porc. Malgré la désignation « grippe porcine » pour définir le virus

H1N1pdm/09, aucune donnée ne met en évidence une contribution des porcs infectés à la très large

propagation observée chez l’homme. Les virus porcins H1N1 présents entre 2000 et 2003 en

Thaïlande représentent le seul exemple de réassortants antérieurs au virus H1N1pdm/09 combinant

le segment HA du virus H1N1 « classical swine » avec le segment NA du virus H1N1 porcin européen.

Leur composition est cependant différente de celle du virus pandémique (Takemae et al., 2008;

Kingsford et al., 2009)

Les analyses des virus pandémiques ont souvent montré qu’il s’agissait de virus réassortants

humain/aviaire (Scholtissek et al., 1985; Lindstrom et al., 2004; Vincent et al., 2009c). Cependant, la

spécificité d’espèce au niveau de l’acide sialique semble plus complexe que ce qui était imaginé

(Gambaryan et al., 2005; Nicholls et al., 2008; Bateman et al., 2010; van Riel et al., 2010). Pour

exemple, un virus se liant à un acide sialique donné ne va pas forcément conduire à l’infection des

cellules hôtes (Bateman et al., 2008; Bateman et al., 2010), des récepteurs secondaires pouvant être

nécessaires (Chu et Whittaker, 2004). De plus, les hommes et quelques espèces de volailles

expriment également les deux types d’acides sialiques (Webby et Webster, 2001; Gambaryan et al.,

2002; Wan et Perez, 2006; Landolt et Olsen, 2007). En effet, des travaux ont montré que l’appareil

respiratoire inférieur humain présentait de manière abondante les récepteurs des virus aviaires et

pourrait ainsi faciliter leur réplication (Matrosovich et al., 2004; Nicholls et al., 2007; Yao et al., 2008).

D’ailleurs, les virus aviaires hautement pathogènes H7N7 et H5N1 présents aux Pays-Bas en 2003 et

en Asie de 2003 à nos jours ont montré une affinité plus forte pour l’homme que pour le porc

(Koopmans et al., 2004; Loeffen et al., 2004; Choi et al., 2005; de Jong et Hien, 2006), suggérant

l’homme comme « mixing vessel » également pour la génération de virus pandémiques.

Pour tenter de comprendre plus précisément ces phénomènes, un réseau de surveillance

pluridisciplinaire (Kaplan, 1969, 1980) a été initié suite à la pandémie asiatique de 1957. Ce réseau

est le premier exemple d’une approche « one-health » pour la grippe.

2. La grippe porcine, un enjeu de santé publique

Les pandémies nécessitent l’émergence de virus ayant deux propriétés : (i) le virus doit être

suffisamment différent des autres d'un point de vue antigénique pour pouvoir échapper à la

couverture immunitaire à l’échelle de la population humaine, notamment au niveau de HA et (ii) il

doit devenir suffisamment adapté à son nouvel hôte, l’Homme, pour être capable de se répliquer

puis de se propager d’individus à individus. Comme évoqué dans la section précédente (I.4.

Réassortiments et mutations antigéniques), ces virus pandémiques peuvent provenir d’une

transmission in toto d’un virus d’origine animale mais également apparaitre suite au réassortiment

entre un virus ayant une HA nouvelle pour l’Homme et un autre virus déjà adapté à l’Homme,

permettant ainsi sa transmission entre individus (Figure 3). Lors de ces épidémies, l’apparition d’un

nouveau virus Influenza a d’ailleurs souvent coïncidé avec la disparition du sous-type précédent.

Le premier isolement de swIAVs chez l’homme a eu lieu en 1974 (Smith et al., 1976). Le Dr

Bernard Easterday a ensuite démontré une transmission des swIAVs vers les éleveurs en 1976

(Pawlisch R et al., 1976; Easterday, 1980). Depuis, les infections zoonotiques par les swIAVs sont

fréquemment rapportées dans le monde entier (Myers et al., 2007), que ce soit à partir des virus

porcins H1N1 classique (lignage « classical swine », des virus de lignage aviaire ou des réassortants de

sous-types et génotypes variés (Myers et al., 2007; Van Reeth, 2007; Newman et al., 2008; Sancho et

al., 2009; Shinde et al., 2009). L’exemple d’un virus réassortant d’origine aviaire et humaine

provenant du porc et ayant infecté deux enfants en Europe illustre ce phénomène (Claas et al.,

1994).

Des études sérologiques portant sur la détection des anticorps antigrippe suggèrent des

infections zoonotiques par les swIAVs très répandues mais pas toujours diagnostiquées (nombreuses

infections asymptomatiques) (Schnurrenberger et al., 1970; Olsen et al., 2002; Myers et al., 2006;

Gray et al., 2007; Terebuh et al., 2010). La faible occurrence des infections pourrait également

provenir de l’origine humaine des protéines HA et/ou NA des swIAVs H3N2 et H1N2, protégeant ainsi

partiellement les hommes contre l’infection ou diminuant leur sensibilité mais induisant une réponse

sérologique. De plus, l’interprétation de données sérologiques présente des limites, la distinction

entre les infections par des virus humains ou porcins étant difficile à réaliser sur des bases

uniquement sérologiques. Historiquement, et à l’exception de l’épidémie de Fort Dix, New Jersey, en

1976 (Top et Russell, 1977), les exemples d’une propagation effective de lignages porcins de

personne à personne restent limités et majoritairement dus au sous-type H1N1 « classical swine »

(Wentworth et al., 1994; Wentworth et al., 1997; Myers et al., 2007). A Fort Dix, plusieurs centaines

de militaires américains ont été infectés par un virus Influenza A/NJ/8/76(H1N1) étroitement lié aux

swIAVs (Goldfield et al., 1977; Kendal et al., 1977). Douze personnes ont été hospitalisées et l’une

d’entre-elles est décédée. En conséquence, un programme national de vaccination de la population

contre ce virus a été mis en place et un plan de surveillance des contacts entre le porc et l’homme a

été initié. Entre 2005 et 2009, 11 cas d’infections humaines par des virus Influenza triple réassortants

d’origine porcine ont été rapportés, principalement chez des personnes en contact avec les porcs

(Shinde et al., 2009). Des décès suite à des infections par les swIAVs ont également été relatés chez

les personnes immunodéprimées et chez les femmes enceintes.

Des différences existent au sein de la population concernant la probabilité de survenue d’une

infection zoonotique en fonction de leur catégorie socio-professionnelle. Les titres sérologiques des

personnes en contact régulier avec l’espèce porcine tels que les éleveurs, les vétérinaires et les

personnes travaillant en abattoir sont plus élevés que sur le reste de la population (Gerloff et al.,

2011). Par exemple, le virus H1

av

N1 circulant en Europe actuellement a déjà été à l’origine de

troubles sévères chez une cinquantenaire espagnole travaillant en élevage de porc (Adiego Sancho et

al., 2009). De manière générale, être fumeur, porter un équipement personnel plutôt que spécifique

à l’élevage et le non-port de gants augmentent le risque d’infection par les virus Influenza (Ramirez

et al., 2006; Beaudoin et al., 2010; Terebuh et al., 2010). Les conjoints des personnes travaillant en

contact direct avec le porc ont également plus de risque de s’infecter (Gray et al., 2007).

Actuellement, la présence du sous-type H9N2 chez le porc en Asie, très proche de celui qui se

transmet des oiseaux à l’homme (Guo et al., 2000), est considérée comme une menace pour

l’homme.

3. Importance économique

Suite à une épidémie de grippe en élevage, éleveurs et vétérinaires rapportent parfois des

performances de reproduction dégradées liées à une augmentation de l’infertilité des truies, des

avortements, des portées chétives et des mort-nés. Les troubles observés semblent cependant être

fonction des sous-types rencontrés et/ou de l’immunité préalable des truies et les données

disponibles suggèrent que les virus Influenza ne peuvent infecter le tractus reproducteur et induire

directement des troubles de la reproduction (Kuntz-Simon et Madec, 2009). Les troubles observés

seraient plus liés à la forte hyperthermie entrainée par l’infection.

Bien que de nombreuses infections par les virus influenza puissent être subcliniques, une

enquête de terrain réalisée aux Pays-Bas pendant l’hiver 1995-96 a révélé que les swIAVs étaient la

cause majeure d’épidémies à tropisme respiratoire chez les porcs en engraissement (Loeffen et al.,

2009). Les conséquences économiques importantes sont cependant plutôt liées à la forte

contagiosité de cette maladie (Brown, 2000). Les porcs développent des retards de croissance qui

allongent mécaniquement le temps nécessaire pour atteindre leur poids d’abattage. En

Grande-Bretagne, le manque à gagner associé à ce phénomène a été estimé à plus de 8,5 € par porc,

engendrant une perte économique pour l’industrie porcine d’environ 79 millions d’€ par an (Kay et

al., 1994). En Norvège, une étude a montré que les porcs infectés précocement par le virus

H1N1pdm/09 (entre 33 et 60 kg de poids vifs) nécessitaient 8 kg d’aliment additionnel et 1,6 jours de

présence supplémentaire pour atteindre le poids de 100 kg (Er et al., 2014).

Le sous-type H1N1 est un des co-facteurs majeurs du complexe respiratoire porcin (CRP),

syndrome associant un agent « initiateur », Mycoplasma hyopneumoniae, à des infections virales

(virus du Syndrome Dysgénésique et Respiratoire Porcin (SDRP), le circovirus porcin de type 2 (PCV2),

le coronavirus respiratoire porcin (PRCv), les swIAVs) ou bactériennes secondaires (Actinobacillus

pleuropneumoniae, Pasteurella multocida, Streptococcus suis de type 2 et Haemophilus parasuis)

(Thacker et al., 2001; Loving et al., 2010; Wei et al., 2010; Deblanc et al., 2012; Fablet et al., 2012). La

totalité de ces infections associées n’est pas nécessaire pour parler de complexe respiratoire porcin.

Le virus du SDRP, M. Hyopneumoniae et les swIAVs sont les plus fréquemment détectés chez les

porcs de 10 à 22 semaines d’âge et constituent les principaux acteurs du complexe respiratoire

porcin (CRP) (Thacker et al., 2001). La sévérité est cependant très corrélée au nombre de

contaminants et aux complications bactériennes. Plusieurs études expérimentales ont montré une

maladie plus grave et/ou plus longue développée par les porcs infectés avec des swIAVs en

combinaison avec M. Hyopneumoniae, PRCV ou le virus du SDRP par rapport à une infection seule

(Lanza et al., 1992; Van Reeth et Pensaert, 1994a; Van Reeth et al., 1996, 2001b; Brockmeier et al.,

2002). Des études de terrain ont également révélé que les swIAVs pouvaient être isolés chez 50% des

porcs avec des troubles respiratoires et que Actinobacillus pleuropneumoniae était le pathogène

primaire principal en associant avec les swIAVs chez le porc (Loeffen et al., 1999). Ces infections

bactériennes opportunistes secondaires (infection des cellules épithéliales et de l’appareil

muco-ciliaire) sont très dommageables pour le porc puisqu’elles provoquent des complications

pulmonaires qui nécessitent la mise en place de traitements antibiotiques lourds et coûteux qui, s'ils

étaient ponctuels seraient acceptables mais compte-tenu de la récurrence du phénomène de grippe

en élevage se généralisent de manière systématique et sont extrêmement préoccupants en terme de

santé publique (Bennett et Ijpelaar, 2005; Brons et al., 2011).

Le porc possède les deux types de récepteurs auxquels se fixent les virus

Influenza, ce qui explique sa sensibilité aux virus aviaires et humains et

fa o ise ait la t a s issio et l’adaptatio à l’ho e de i us po i s

o te a t des l e ts d’o igi e a iai es. Le po est do suppos o e

joua t u ôle ajeu da s l’ ologie des i us I flue za, pe etta t pa

es epteu s, lo s d’u e dou le i fe tio , la g atio de ou elles

sou hes asso ta tes a a t u pote tiel zoo oti ue et pa fois à l’o igi e

de pandémies. L’i pa t o o i ue de la grippe est lié à la dégradation

des performances des élevages infectés et à une surconsommation

III. Histoire naturelle de l’infection par les virus Influenza chez le

porc

1. Signes cliniques

L’apparition des symptômes liés à l’infection est rapide, avec une période d’incubation courte

allant de 1 à 3 jours. C’est une maladie extrêmement contagieuse, affectant généralement la totalité

de la population lors d’un épisode (morbidité proche de 100%). Le taux de mortalité reste cependant

faible (moins de 1% généralement) dans le cas d’une infection par la grippe seule. En règle générale

et à l’échelle de l’individu, l’épisode ne dure que 5 à 7 jours maximum après l’apparition des signes

cliniques, les deux premiers jours correspondant en général au pic des symptômes (forte

hyperthermie, apathie et anorexie). Les épidémies d’Influenza affectent généralement les porcs

totalement sensibles (sans immunité préalable) quel que soit leur âge (Loeffen et al., 1999). A

l’échelle du groupe, en fonction de la vitesse de propagation de l’infection et des complications

éventuelles, l’épisode clinique peut durer plusieurs semaines.

Lors d’une infection par les virus Influenza, l’équilibre de l’appareil muco-ciliaire trachéal (cils

présents à la surface des cellules épithéliales et responsable de la protection de la muqueuse de la

trachée) qui permet d’épurer jusqu’à 90% des particules inhalées grâce au battement des cils

(Vareille et al., 2011) est rompu. Ce déséquilibre permet au virus de descendre plus profondément.

Cette dégradation de l’appareil muco-ciliaire, l’inflammation provoquée par l’infection et la

pneumonie engendrée (inflammation du tissu pulmonaire) engendrent des difficultés respiratoires

manifestes suite au blocage partiel des voies respiratoires (Tamura et Kurata, 2004; Voynow et

Rubin, 2009).

Les symptômes provoqués par les virus Influenza chez le porc sont proches de ceux observés

chez l’homme, bien que généralement plus bénins. En effet, les infections par les swIAVs sont

fréquemment asymptomatiques en élevage (Hinshaw et al., 1978; Madec et al., 1985), les signes

typiques n’étant observés que sur 25 à 30% du troupeau et généralement limités aux porcs sensibles

primo-infectés : habituellement les porcs en croissance de 3 à 6 mois (Van Reeth et al., 2012). Les

épidémies de grippe engendrent typiquement un syndrome à dominante respiratoire caractérisé par

une forte hyperthermie (entre 40,5 et 41,7°C environ), de l’apathie, de l’anorexie et une respiration

plus difficile (dyspnée) et accélérée (tachypnée). Dans les formes aiguës, une forte discordance

respiratoire peut être observée. Les porcs sont souvent entassés, avec une certaine réticence à se

lever. De la toux, souvent en cas de complications, de même que des éternuements, du jetage nasal

et de la conjonctivite peuvent être observés.

Les infections causées par les sous-types H1N1, H1N2 et H3N2, établis dans la population, sont

cliniquement proches. Une étude a néanmoins montré des quantités de virus excrétées six fois

supérieures pour H1

hu

N2 que pour H1

av

N1 avec des durées d’excrétion variant entre 4 et 7 jours

selon le sous-type (Trebbien et al., 2013). Tous ces sous-types et lignages ont déjà été associés à des

épisodes respiratoires aigus (Loeffen et al., 1999; Zhou et al., 1999; Karasin et al., 2000a; Karasin et

al., 2000b; Karasin et al., 2000c). A contrario, suite à l’émergence mondiale du virus pandémique

H1N1pdm/09 chez l’homme, des isolements chez le porc au Canada (Howden et al., 2009) puis dans

plusieurs régions du monde ont été mis en évidence, la plupart du temps sans signes cliniques

exprimés (e. g., (Hofshagen et al., 2009; Pereda et al., 2010; Vijaykrishna et al., 2010; Welsh et al.,

2010; Forgie et al., 2011)).

Les anticorps anti-grippe post-infectieux, identifiés chez les reproducteurs (truies et verrats) qui

expérimentent plusieurs infections tout au long de leur vie, protègent les animaux contre les signes

cliniques. De même, une diminution drastique des signes cliniques est observée chez les porcelets

présentant des anticorps d’origine maternelle (Loeffen et al., 2003a; Vincent et al., 2012). De

nombreux autres facteurs influencent la sévérité des manifestations cliniques. C’est le cas de l’âge

des animaux à l’infection. Les infections qui surviennent en engraissement génèrent notamment des

signes cliniques plus marqués que les infections affectant les porcs en post-sevrage : les jeunes

porcelets vont garder une certaine vitalité et présenter plutôt des éternuements et des toux sèches

quand les porcs plus âgés vont être fortement abattus et exprimer majoritairement des toux et des

toux quinteuses (Rose et al., 2013). La pression d’infection, les conditions climatiques, le logement

des animaux et les autres infections intercurrentes influencent également la sévérité de la maladie

(Van Reeth et al., 2012).

2. Déroulement de l’infection chez le porc

La pathogénèse de la grippe chez le porc est bien caractérisée et est très proche de celle de

l’homme (Van Reeth et al., 1998; De Vleeschauwer et al., 2009a; Khatri et al., 2010). Le virus pénètre

dans les cavités nasales du porc et cible dans un premier temps les cellules épithéliales des

muqueuses nasales, trachéales et bronchiques pour se répliquer. Un à trois jours après, les particules

virales sont disséminées plus profondément dans le tractus respiratoire, jusqu’aux cellules

épithéliales des alvéoles pulmonaires. La réplication virale a également été identifiée au niveau des

amygdales et des ganglions lymphatiques. Les swIAVs se répliquent préférentiellement dans les voies

respiratoires inférieures (De Vleeschauwer et al., 2009a; Khatri et al., 2010), des études indiquant un

nombre plus important de cellules présentant des antigènes viraux sur l’épithélium bronchique,

bronchiolaire et alvéolaire que dans la muqueuse nasale (voie supérieure). Une étude ex vivo

d’explants de trachées, bronches et poumons de porc a d’ailleurs montré que des niveaux de

réplication plus importants étaient observés dans la trachée pour les swIAVs enzootiques alors que le

virus pandémique H1N1 pdm/09 et les virus aviaires privilégiaient les bronches et les poumons, où la

densité de récepteur α-2,3 est plus importante (Londt et al., 2013). Acides nucléiques et antigènes

viraux ont également été isolés dans les macrophages alvéolaires, même si rien ne démontre

actuellement que ces cellules soient des sites de réplication virale (Jung et al., 2002; Brookes et al.,

2010; Weingartl et al., 2010). Enfin, une étude in vitro utilisant des cellules souches de l’épithélium

pulmonaire de porc montre l’infection et la lyse de ces cellules par les virus Influenza et suggère que

ce phénomène serait responsable de la perte des fonctions pulmonaires pendant l’infection, du

retard de la réparation des tissus et de la régénération de l’épithélium après infection (Khatri et al.,

2012).

L’excrétion et la transmission virale des swIAVs se font exclusivement par les voies respiratoires.

L’isolement de virus infectieux se fait donc à partir du mucus tapissant ces tissus, ainsi que dans les

amygdales, les ganglions lymphatiques, dans le liquide issu de lavages broncho-alvéolaires et à partir

d’écouvillonnages nasaux et oro-pharyngés (Brown et al., 1993; Heinen et al., 2001b; Landolt et al.,

2003; Richt et al., 2003; De Vleeschauwer et al., 2009a; De Vleeschauwer et al., 2009b; Vincent et al.,

2009a; Khatri et al., 2010). Les swIAVs ne se propagent vraisemblablement pas au-delà des voies

respiratoires. Le tronc cérébral est le seul autre tissu dans lequel des faibles quantités de virus ont

été isolées ponctuellement (De Vleeschauwer et al., 2009a; De Vleeschauwer et al., 2009b). Seule

une étude fait état de virémie pour les swIAVs, à des titres faibles et de façon transitoire (Brown et

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