LANGUEDOC FACULTE DES SCIENCES
T H E S E
pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L'UNIVERSITE MONTPELLIER 2
Doctorat en Eco-Epidémiologie Ecole Doctorale SIBAGHE
DOCTEUR DE L'UNIVERSITE LIBRE DE BRUXELLES
Doctorat en Sciences Agronomiques Faculté des Sciences
présentée et soutenue publiquement
par
Julien CAPPELLE
le 17 Décembre 2010
Évaluation éco-épidémiologique du risque d’émergence du virus Influenza Aviaire Hautement
Pathogène H5N1 dans le Delta Intérieur du Niger au Mali via l’avifaune sauvage.
Thèse dirigée par Nicolas GAIDET, Marius GILBERT, et Serge MORAND
JURY
M. Thierry Boulinier , CNRS-CEFE , Président du Jury M. Björn Olsen, University of Uppsala , Rapporteur M. Graeme Cumming, University of Cape Town , Rapporteur Mme Eleonore Wolff, Université Libre de Bruxelles , Examinateur
M. Nicolas Gaidet, CIRAD-UR AGIRs , Directeur de Thèse
M. Marius Gilbert, Université Libre de Bruxelles , Directeur de Thèse
M. Serge Morand, CNRS-ISEM , Directeur de Thèse
LANGUEDOC FACULTE DES SCIENCES
T H E S E
pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L'UNIVERSITE MONTPELLIER 2
Doctorat en Eco-Epidémiologie Ecole Doctorale SIBAGHE
DOCTEUR DE L'UNIVERSITE LIBRE DE BRUXELLES
Doctorat en Sciences Agronomiques Faculté des Sciences
présentée et soutenue publiquement
par
Julien CAPPELLE
le 17 Décembre 2010
Évaluation éco-épidémiologique du risque d’émergence du virus Influenza Aviaire Hautement
Pathogène H5N1 dans le Delta Intérieur du Niger au Mali via l’avifaune sauvage.
Thèse dirigée par Nicolas GAIDET, Marius GILBERT, et Serge MORAND
JURY
M. Thierry Boulinier , CNRS-CEFE , Président du Jury M. Björn Olsen, University of Uppsala , Rapporteur M. Graeme Cumming, University of Cape Town , Rapporteur Mme Eleonore Wolff, Université Libre de Bruxelles , Examinateur
M. Nicolas Gaidet, CIRAD-UR AGIRs , Directeur de Thèse
M. Marius Gilbert, Université Libre de Bruxelles , Directeur de Thèse
M. Serge Morand, CNRS-ISEM , Directeur de Thèse
Évaluation éco-épidémiologique du risque d’émergence du virus Influenza Aviaire Hautement Pathogène H5N1 dans le Delta
Intérieur du Niger au Mali via l’avifaune sauvage.
Cette thèse évalue le risque d’émergence d’un pathogène via l’avifaune sauvage dans une région indemne en combinant deux approches : (1) L’étude de pathogènes partageant des caractéristiques éco-épidémiologiques communes avec le pathogène émergeant ; et (2) L’utilisation de données écologiques disponibles dans la région indemne.
Le Chapitre 1 montre que l’étude de la circulation de pathogènes partageant des caractéristiques éco-épidémiologiques communes (Influenza Aviaire Faiblement Pathogène et Maladie de Newcastle) avec un pathogène émergeant (H5N1 HP) permet d’apporter des éléments d’information sur la circulation potentielle de ce pathogène en cas d’émergence. Les principales conclusions de ce chapitre nous permettent de construire les trois hypothèses testées aux chapitres suivants portant respectivement sur les étapes d’une émergence : introduction (Chapitre 2), circulation (Chapitre 3), et transmission à la faune domestique (Chapitre 4).
Ces trois chapitres permettent une meilleure évaluation du risque d’émergence d’un pathogène (le H5N1 HP) dans une zone indemne (le DIN) à partir de méthodes basées sur les données écologiques disponibles dans cette zone indemne et obtenues à partir de techniques telles que le comptage aérien, la télémétrie satellitaire, ou la télédétection. Ils permettent notamment d’estimer que le risque d’émergence du H5N1 HP dans le DIN via l’avifaune sauvage est le plus élevé lors des mois de janvier à mars des années de faible crue, et que la Sarcelle d’été et le canard Pilet sont les deux espèces à surveiller en priorité.
Cette thèse présente des travaux originaux combinant écologie, épidémiologie, et l’utilisation de nouvelles technologies. Le développement de ce type de méthodes pour d’autres systèmes hôtes-pathogènes permettra une meilleure compréhension dees mécanismes épidémiologiques et un meilleur contrôle de maladies émergentes.
Mots Clés :
Maladies émergentes, Influenza aviaire, maladie de Newcastle, oiseaux sauvages, Mali,
écologie, épidémiologie, modélisation.
Eco-epidemiologic evaluation of the risk of emergence of Highly Pathogenic Avian Influenza H5N1 in the Inner Niger Delta, Mali, from wild birds.
This thesis evaluates the risk of emergence of a pathogen from wildlife in an uninfected area by combining two approaches: (1) The study of pathogens sharing similar eco-epidemiological characteristics with the emerging pathogen; and (2) The use of eco- epidemiological data from the uninfected area.
Chapter 1 shows that the study of pathogens that share similar eco-epidemiological characteristics (Low Pathogenic Avian Influenza and Newcastle Disease) with an emerging pathogen (HPAI H5N1) provides information on the potential circulation of this pathogen, should it become epidemic. The main conclusions of this chapter allow us to formulate the three hypotheses tested in the following chapters, each of which relates to a stage of an avian influenza epidemic: introduction (Chapter 2), circulation (Chapter 3), and transmission to domestic poultry (Chapter 4).
These three chapters demonstrate how methods based on eco-epidemiological data from an uninfected area, obtained from techniques like aerial censuses, satellite telemetry, and remote sensing, enable a better evaluation of the risk of emergence of a pathogen (HPAI H5N1) in an uninfected area (IND). The risk of emergence of HPAI H5N1 from wildlife in the IND is evaluated as being highest between the months of January and March, during years with a low flood level. Garganeys and Pintails are identified as the two highest priority species to be surveyed.
This thesis presents original studies combining ecology, epidemiology and the use of new technologies. The development of these kinds of methodologies for different host- pathogens systems should help us to better understand the mechanisms of epidemiological dynamics and to better control emerging infectious diseases.
Keywords :
Emerging Infectious Diseases, Avian Influenza, Newcastle disease, wild birds, Mali, ecology,
epidemiology, modelling.
A Thierry Boulinier, pour avoir accepté de présider ce jury, d’avoir apporter son expérience de l’éco-épidémiologie aux discussions, et pour prouver que les vétos peuvent devenir de grands écologues !
To Björn Olsen, for making me the honour of evaluating this work. I hope we will finally meet in Montpellier.
To Grame Cumming, for the Philosophical discussion during the defence. I sincerely thank you for your in-depth review of my manuscript, even for the French parts, and for all the advices you gave me. I am looking forward to work with you in the future.
A Eleonore Wolff, pour avoir accepté de participer à ce jury et d’y avoir apporté une touche de sciences humaines dans ce jury de sciences inhumaines.
A Nicolas Gaidet, pour son implication totale dans ce travail de la conception du sujet à la rédaction du manuscrit. Un grand merci pour ton aide précieuse dans la rédaction de mes papiers, en espérant tendre vers ta rigueur scientifique et ton esprit de synthèse qui font de toi un HDR en puissance !
A Marius Gilbert, pour m’avoir accueilli à Bruxelles et formé à R, à l’analyse spatiale, et au mini-basket ! En espérant pouvoir atteindre un jour ta qualité de réflexion qui te permet de résoudre si rapidement nos problèmes.
A Serge Morand, pour m’avoir fait bénéficier de son impressionante connaissance de l’écologie des maladies qui m’a permis de mieux cerner ma thématique et de me construire un véritable projet scientifique pour la suite. Au fait, on cherche un écologue senior à AGIRs …
A Bouba Fofana, pour ces deux années de terrain à découvrir le DIN et les cultures du Mali.
Tu auras su me transmettre une part de ton expérience d’ornithologue, et m’expliquer comment fonctionne le DIN écologiquement mais également humainement.
A toute la DREF de Mopti et au LCV de Bamako, pour m’avoir intégré dans vos équipes lors de mes missions répétées.
A toute l’UR AGIRs des François M et R, pour ces quatre années passées dans une excellente ambiance de travail, avec une pensée spéciale pour les futurs Dr Carlène, Bruno, Eve, Timothée, Amel et Gaëlle, courage ! Ainsi que pour Cath, Betty, Marie-Anne et Corinne qui sont simplement les meilleures !
A toute l’équipe LUBIES, pour m’avoir accueilli dans une chouette ambiance et m’avoir
accompagné dans la découverte des bières belges ! Avec une mention spéciale à la GTI (Thib,
Catherine, et Dave) pour le championnat !
A Papi, car je n’oublierai jamais ces derniers mois de rédaction passés en ta compagnie. Tu auras su continuer à me transmettre ton incroyable expérience de la vie et je garderai à jamais le souvenir de ta dignité et de ton humanité.
A Mamie, pour tous ces bons moments passés ensemble cette année au chalet. Tu m’as toujours impressioné par ta force de caractère, tout particulièrement cette année, tu resteras un modèle pour moi.
A Granny, pour avoir toujours été là pour moi, m’avoir toujours encouragé, et m’avoir transmis certaines valeurs.
A mes parents, pour m’avoir toujours soutenu et permis de faire ce que je voulais. C’est grâce à vous si j’ai pu en arriver là.
A mes sœurs, raton grognon et ratoni grognoni. C’est toujours un plaisir de se retrouver à Grenoble, Florence, Briançon, San Francisco ou Aix en Provence. Vous êtes deux petites sœurs formidables ! I love you my beavers.
A Pauline, pour cette belle année passée ensemble et pour ton soutien sans faille dans la dernière ligne droite. Je t’aime.
A ma Famille, cousins et cousines, oncles et tantes, pour ces fêtes, week-ends, vacances passés ensemble durant ces trois années de thèse. De Briançon à Aix en Provence, de La Rochelle à Foix, de Toulouse à Montpellier, ou de Barcelone à Bulguksa (plus beau temple du monde bouddhiste), que de bons moments partagés ensemble, et ce n’est pas Tatie Champagne qui me contredira !
A Tuz le Fourbe et Johnny Snooker,
CAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAARPEEEEE !!!!!!!!
A Camille, correctrice pshychorigide traumatisée par des virgules khâgneuses. Merci pour ton aide !
A Eve, pour cette amitié qui commence à dater. Fais gaffe quand même, à force tu vas finir par faire une thèse !
A Raph et Loraine, pour les week-ends dans le sud passés et à venir, et tous ces repas trois étoiles préparés à la coloc. Bonne chance à Paris !
A mes colocs, principalement pour avoir survécus à mes quiches !
A tous ceux qui m’ont accompagné durant ces trois ans de thèse, vielles croutes de véto Garga, Lolo et consors, ou montpelliérains rencontrés ces dernières années, en soirée (mention spéciale à tous les colocs de Prades) ou sur un court de squash (rien ne sert de fuir Vincent).
A Jeroen et Yoann, on ne se sera pas beacoup vu ces dernières années, mais plus de 20 ans
d’amitié tout de même !
RESUME ... 5
SUMMARY ... 6
REMERCIEMENTS ... 7
TABLE DES MATIERES ... 9
LISTE DES MANUSCRITS ... 11
PREFACE... 13
INTRODUCTION GENERALE ... 17
A.LES MALADIES EMERGENTES... 17
1. Importance des maladies émergentes... 17
2. Classification et étude des maladies émergentes... 19
3. L’éco-épidémiologie au service de l’étude des maladies émergentes ... 20
B.LES VIRUS INFLUENZA AVIAIRE... 23
1. Aspects moléculaires des virus influenza aviaires (IA) ... 23
2. Eco-épidémiologie des virus Influenza aviaires faiblement pathogènes ... 23
3. Eco-épidémiologie des virus Influenza aviaire hautement pathogènes et du H5N1 HP... 26
C.LE DELTA INTERIEUR DU NIGER AU MALI ET SA COMMUNAUTE D’OISEAUX SAUVAGES... 32
1. Le Delta Intérieur du Niger (DIN) ... 32
2. La communauté d’oiseaux sauvages du DIN... 34
3. Bilan des caractéristiques du DIN et de sa communauté d’oiseaux d’eau sauvages relatif à la circulation des virus influenza aviaire ... 37
D.QUESTIONS DE RECHERCHE, MATERIEL ET METHODE GENERAL, ET PLAN DE LA THESE... 37
1. Questions de recherche de la thèse ... 37
2. Matériels et méthodes généraux ... 38
3. Hypothèses de travail et structure de la thèse ... 43
CHAPITRE 1 - ETUDE DES VIRUS DE L’INFLUENZA AVIAIRE FAIBLEMENT PATHOGENE ET DU VIRUS DE LA MALADIE DE NEWCASTLE COMME MODELES POUR LE H5N1 HP. ... 51
A.ETUDE ECOLOGIQUE ET EPIDEMIOLOGIQUE DES VIRUS INFLUENZA AVIAIRES FAIBLEMENT PATHOGENES CHEZ LES OISEAUX SAUVAGES DU DIN COMME MODELE DE CIRCULATION DU H5N1HP ... 51
1. Comparaison de l’éco-épidémiologie des virus Influenza aviaires faiblement pathogènes et du H5N1 HP ... 51
2. Suivi éco-épidémiologique longitudinal des virus Influenza aviaires faiblement pathogènes dans le DIN ... 53
3. Conclusions sur la circulation des virus Influenza aviaires faiblement pathogènes dans le DIN relatives à la circulation potentielle du H5N1 HP... 63
1. Les virus de la Maladie de Newcastle ... 65
2. Comparaison de l’éco-épidémiologie des virus virulents de la maladie de Newcastle et du H5N1 HP . 68 3. Suivi éco-épidémiologique longitudinal des virus virulents de la maladie de Newcastle dans le DIN ... 70
4. Conclusions sur la circulation des virus virulents de la maladie de Newcastle dans le DIN relatives à la circulation potentielle du H5N1 HP ... 74
CHAPITRE 2 - ETUDE DE L’INTRODUCTION POTENTIELLE DU H5N1 VIA L’AVIFAUNE SAUVAGE DU DIN ... 81
A.ROLE DE L’AVIFAUNE SAUVAGE DANS LA PROPAGATION DU H5N1HP ... 81
B.UN NOUVEL OUTIL EPIDEMIOLOGIQUE : LA TELEMETRIE SATELLITAIRE... 82
1. Programme de suivi satellitaire d’anatidés sauvages en Afrique... 82
2. Premiers éléments de réponse issus de la télémétrie satellitaire... 101
C.EVALUATION DE LA PORTEE POTENTIELLE DE PROPAGATION DU H5N1 PAR L’AVIFAUNE SAUVAGE... 102
CHAPITRE 3 - SURVEILLANCE D’UNE CIRCULATION POTENTIELLE DU H5N1 DANS L’AVIFAUNE SAUVAGE DU DIN ... 123
CHAPITRE 4 - INFECTION POTENTIELLE DE L’AVIFAUNE DOMESTIQUE PAR L’AVIFAUNE SAUVAGE ... 143
A.TRANSMISSION PAR CONTACT INDIRECT... 143
B.TRANSMISSION VIA LA CHASSE TRADITIONNELLE... 160
DISCUSSION GENERALE... 167
1. Bilan sur le risque d’émergence du H5N1 HP dans le DIN via la faune sauvage ... 168
2. Variabilité du risque d’émergence du H5N1 HP dans le DIN ... 169
3. De l’intérêt de travailler sur l’IA au Mali en comparaison de la MN... 173
4. Apports à l’étude des maladies émergentes impliquant la faune sauvage... 174
PERSPECTIVES ... 177
1. L’écologie de la transmission... 177
2. Application à l’étude d’un pathogène émergeant dans une communauté d’hôtes... 179
3. De nouvelles méthodes pour la mesure et la prise en compte des paramètres de transmission... 181
POSTFACE ... 183
BIBLIOGRAPHIE... 185
ANNEXES ... 191
Manuscrit 1 (Chapitre 1, p. 55)
Cappelle J, Servan de Almeida R, Fofana B, Balanca G, Gil P, Albina E, and Gaidet N.
Migratory Palearctic Anatids drive AIV annual circulation in West Africa. In prep. for submission to Emerging Infectious Diseases [Dispatch]
Manuscrit 2 (Chapitre 2, p. 83)
Cappelle J, Iverson SA, Takekawa JY, Newman SH, Dodman T, and Gaidet N. (2011).
Implementing telemetry on new species in remote areas: recommendations from a large-scale satellite tracking study of African waterfowl. Ostrich (In press)
Manuscrit 3 (Chapitre 2, p. 103)
Gaidet N, Cappelle J, Takekawa JY, Prosser DJ, Iverson SA, Douglas DC, Perry WM, Mundkur T, and Newman SH. (2010). Potential spread of highly pathogenic avian influenza H5N1 by wildfowl: dispersal ranges and rates determined from large-scale satellite telemetry.
Journal of Applied Ecology 47:1147-1157
Manuscrit 4 (Chapitre 3, p. 125)
Cappelle J, Girard O, Fofana B, Gaidet N, and Gilbert M. (2010). Ecological Modeling of the Spatial Distribution of Wild Waterbirds to Identify the Main Areas Where Avian Influenza Viruses are Circulating in the Inner Niger Delta, Mali. EcoHealth Online First
Manuscrit 5 (Chapitre 4, p. 145)
Cappelle J, Gaidet N, Iverson SA, Takekawa JY, Newman SH, Fofana B, and Gilbert M.
Distribution modeling based on satellite telemetry and remote sensing data to evaluate the dynamic of contact rates between poultry and wild ducks in the Inner Niger Delta, Mali. In prep. for submission to Journal of the Royal Society Interface
Manuscrit Annexe 1 (Annexe 5, p. 207)
Hammoumi S, Servan de Almeida R, Gil P, Molia S, Gaidet N, Cappelle J, Chevalier V, Balança G, Traoré A, Grillet C, Samaké K, Bezeid OEMA, Diarra A, Martinez D, and Albina E. New virulent subgenotypes of Newcastle disease virus in West-Africa domestic and wild birds. In prep. for submission to Vaccine
Manuscrit Annexe 2 (Annexe 6, p. 223)
Gaidet N, Newman SH, Hagemeijer W, Dodman T, Cappelle J, Hammoumi S, De Simone L, and Takekawa JY. (2008b). Duck migration and past influenza A (H5N1) outbreak areas.
Emerging Infectious Diseases 14:1164-1166
Manuscrit Annexe 3 (Annexe 7, p. 229)
Gaidet N, Cattoli G, Hammoumi S, Newman SH, Hagemeijer W, Takekawa JY, Cappelle J,
Dodman T, Joannis T, Gil P, Monne I, Fusaro A, Capua I, Manu S, Micheloni P, Ottosson U,
Mshelbwala JH, Lubroth J, Domenech J, and Monicat F. (2008a). Evidence of infection by
H5N2 highly pathogenic avian influenza viruses in healthy wild waterfowl. Plos Pathogens 4
Cette thèse est le fruit de trois ans de travail passés entre le Mali, Montpellier et Bruxelles ; sur le terrain ou dans les équipes du CIRAD et de l’ULB. J’ai essayé de profiter de ce manuscript de thèse pour sortir du cadre des articles qui sont devenus le baromètre principal de l’activité scientifique. Bien qu’articulée autour d’articles écrits en anglais, cette thèse comporte de larges parties en français permettant un développement plus long et plus personnel que ne le permettent les articles. J’ai néanmoins choisi d’y incorporer des figures et tableaux en anglais, ainsi que des résumés des principales parties en anglais, afin de la rendre la plus accessible possible.
« Comment travailler sur un pathogène qui n’est pas présent dans notre zone d’étude ? » est la question que je me suis posée tout au long de cette thèse et à laquelle j’essaie d’apporter des réponses en prenant l’exemple du virus Influenza Aviaire Hautement Pathogène H5N1 dans l’avifaune sauvage du Delta Intérieur du Niger au Mali.
Introduction Générale
Introduction générale
A. Les maladies émergentes
1. Importance des maladies émergentes
Les maladies émergentes peuvent être définies comme des maladies nouvellement apparues dans une population ou qui existaient au préalable mais dont l’incidence ou l’extension géographique ont rapidement augmenté (Morens et al., 2004). La peste noire qui émergea en Chine dans les années 1330 se propagea jusqu’en Europe et provoqua la mort d’environ 34 millions d’Européens et 16 millions d’Asiatiques, en faisant l’une des plus importantes épidémies connues de l’histoire humaine. Des introductions répétées en Europe poussèrent les autorités locales à mettre en place les premières mesures de quarantaines, la santé publique devint alors une nouvelle préoccupation pour les gouvernements (Morens et al., 2008). Plus proche de nous, la pandémie de grippe espagnole de 1918-19, due à un virus influenza H1N1, fut la pandémie la plus mortelle à ce jour, tuant environ 50 à 100 millions de personnes dans le monde (Johnson and Mueller, 2002). Chez les animaux domestiques, par exemple, les pestes aviaires que sont l’influenza aviaire hautement pathogène (IAHP) et la maladie de Newcastle (MN) atteignent une mortalité très élevée (70 à 100%) dans les élevages de volailles domestiques contaminés. De nombreuses maladies émergentes ont également des conséquences catastrophiques sur la faune sauvage, telle l’épidémie de peste bovine chez les ongulés sauvages du Serengueti (Sinclair et al., 2007) ou l’extinction de populations de lions et de lycaons due à la maladie de carré (Daszak et al., 2000). Ainsi, au cours de l’histoire, des maladies émergentes ont eu d’importantes conséquences sur l’homme, ses animaux domestiques, ou les animaux sauvages.
Grâce au développement de l’antibiothérapie et de la vaccination, l’Homme a cru pouvoir maîtriser les maladies infectieuses, notamment après l’éradication de la variole à la fin des années 1970. Cependant de nombreuses maladies ont émergé ou ré-émergé depuis les années 1980 montrant le besoin de mieux comprendre les facteurs liés à l’émergence de ces maladies (Morse, 1995) pour développer des outils de lutte adaptés (Clements and Pfeiffer, 2009). Différents facteurs écologiques, environnementaux, ou sociologiques sont impliqués dans l’émergence des maladies infectieuses (Figure 1).
.
Figure 1
Principaux facteurs d’émergence des maladies infectieuses chez
l’Homme.
L’origine des maladies émergentes chez l’Homme est souvent reliée à une ou plusieurs espèces d’animaux sauvages qui en sont le réservoir ou sont porteurs d’un pathogène proche à l’origine du pathogène humain émergeant. C’est le cas de la plupart des principales maladies ayant émergé chez l’Homme comme le SIDA, la Dengue, et la fièvre jaune reliées aux Primates ; la peste noire, et les hantavirus reliés aux Rongeurs ; ou l’influenza aviaire avec les Oiseaux. Différents stades évolutifs sont nécessaires avant de passer d’un pathogène inféodé à une espèce sauvage à un pathogène se transmettant facilement entre humains (Wolfe et al., 2007). On évalue ainsi que 60% des maladies émergentes chez l’homme sont des zoonoses, et que parmi celles-ci, environ 70% ont pour origine une espèce animale sauvage (Jones et al., 2008). L’étude du rôle de la faune sauvage dans l’émergence des maladies infectieuses est donc cruciale, en particulier dans les zones d’interface forte entre les animaux sauvages et les Hommes et leurs animaux domestiques (Figure 2). La compréhension des dynamiques épidémiologiques à ces interfaces permet de mieux évaluer les paramètres clefs d’une infection et d’ainsi mieux prévoir et contrôler les risques associés aux maladies émergentes (Lloyd-Smith et al., 2009).
Figure 2 Carte du risque d’émergence de maladies infectieuses zoonotiques depuis la faune sauvage. (Jones et al, 2008).
En parallèle de cet impératif de recherche éco-épidémiologique s’est développé un
impératif de communication. L’émergence de maladies infectieuses s’accompagne
régulièrement de crises sanitaire, politique et économique, notamment en occident (sang
contaminé par le SIDA dans les années 1980 en France, « Vache folle » en Grande Bretagne
dans les années 1990, Chikungunya à la Réunion en 2005, West Nile aux USA depuis 1999).
La crainte de ces crises par les gouvernements occidentaux, du fait de leur impact médiatique sur l’opinion publique, a abouti aux principes de précaution et de prévention. Le principe de précaution vise des risques potentiels, non encore confirmés scientifiquement, telles les toxicités des organismes génétiquement modifiés ou des ondes des téléphones portables. Le principe de prévention vise des risques identifiés mais dont l’incertitude porte sur la survenue, tel le risque nucléaire. Ces principes consistent à mettre en place les mesures présentées comme nécessaires à la réduction de ces risques. Ces principes peuvent à leur tour être remis en question par l’opinion publique et les médias lorsque les conséquences d’une émergence ne sont pas à la hauteur du risque annoncé, et donc des moyens préventifs déployés (e .g. la pandémie d’influenza H1N1 en 2009 illustrant à la fois le principe de prévention face à un pathogène pandémique et le principe de précaution face à sa possible mutation en virus hautement pathogène pour l’Homme). Les maladies émergentes sont donc un sujet sensible appelant une communication soignée. Le H5N1 HP en est un bon exemple pour différentes raisons. Tout d’abord son potentiel d’infection humaine, même faible, en fait une zoonose potentiellement mortelle, et donc un problème de santé publique. Ensuite, ses conséquences sur la volaille domestique (mortalité et/ou abatage de tous les oiseaux des élevages en zone contaminée) et leur commerce (restrictions locales et internationales) en font un problème économique majeur pour de nombreux pays. Enfin, ses conséquences sur certaines espèces d’oiseaux sauvages, comme l’épidémie chez les oies à têtes barrées à Qinghai en 2005 (Zhou et al., 2006), en font un problème de conservation. Ainsi le chercheur s’intéressant à la dimension éco-épidémiologique d’une maladie ne doit pas perdre de vue les aspects politico- économiques qui peuvent parfois interférer avec le travail de recherche (autorisations de prélèvements, fiabilité des données épidémiologiques sensibles, communication de résultats).
Il doit également avoir à l’esprit la différence entre les représentations de ce même risque pour les différents acteurs concernés (politiques, autorités sanitaires, médecins, population à risque, chercheurs).
2. Classification et étude des maladies émergentes
Morens et al (2004) ont proposé une classification en 3 catégories des maladies
émergentes (Figure 3). 1) Les maladies nouvellement émergentes sont les maladies qui
n’étaient pas connues de l’homme au préalable (e.g. SIDA). 2) Les maladies ré-émergentes ou
résurgentes sont des maladies qui étaient connues au préalable mais dont l’incidence ou
l’extension géographique augmentent rapidement (e.g. Tuberculose, Influenza). 3) Les
maladies émergentes délibérées, développées et utilisées par l’homme dans un but néfaste
(e.g. Anthrax aux USA). Nous nous limiterons à l’étude des maladies ré-émergentes, c'est-à-
dire pour lesquelles l’agent pathogène est identifié et ne traiterons pas de l’émergence de
nouveaux pathogènes et de ses déterminants (Morse, 2004). Nous nous intéresserons en
particulier à l’émergence dans de nouvelles régions de pathogènes déjà connus. Aucune
information épidémiologique n’est alors disponible pour ce pathogène dans la zone d’étude,
mais des données collectées dans des régions infectées par le pathogène émergeant peuvent
être disponibles. L’absence du pathogène dans la zone d’étude implique l’utilisation de
méthodes indirectes pour étudier l’émergence.
Figure 3 Exemples de maladies nouvellement émergentes (en rouge), de maladies ré-émergentes (en bleue), et d’une maladie émergente délibérée (en noir). (Morens et al 2008)
Différents outils peuvent être appliqués en zone encore indemne pour mettre en place des méthodes de prévention et de lutte contre les maladies émergentes. Une première solution est d’appliquer des modèles établis en zone épidémique à notre zone d’étude. Une deuxième option est d’étudier des pathogènes présents dans la zone d’étude ayant des caractéristiques éco-épidémiologiques similaires à celles du pathogène émergeant. Enfin, une troisième possibilité est d’utiliser les connaissances disponibles sur l’écologie connue du pathogène et de ses hôtes potentiels dans la zone d’étude, nous détaillerons cet aspect dans le paragraphe suivant.
3. L’éco-épidémiologie au service de l’étude des maladies émergentes
Les théories et outils issus de l’écologie ont beaucoup apporté à l’étude des maladies
(Smith et al., 2005). Historiquement étudiées au niveau de l’individu suite au développement
de la théorie des germes par Pasteur au XIXe siècle, les maladies ont ensuite été également
étudiées au niveau de la population par les épidémiologistes. L’épidémiologie se basant alors
principalement sur des méthodes statistiques permettant d’identifier des facteurs de risque. Ce
n’est que plus récemment que les maladies ont été étudiées comme parties prenantes de
systèmes globaux complexes. Les éco-épidémiologistes se sont intéressés aux interactions
entre le pathogène, ses hôtes et l’environnement. Différents facteurs éco-épidémiologiques
ont été identifiés comme pouvant avoir une influence sur la circulation d’un pathogène donné
dans un écosystème. Certains de ces facteurs dépendent de l’interaction entre le pathogène et
l’hôte dans son environnement. D’autres facteurs dépendent uniquement de l’écologie de
l’hôte, indépendamment du pathogène considéré. La prise en compte de ces facteurs peut
permettre d’anticiper le risque d’émergence d’un pathogène dans une population d’hôtes.
Facteurs éco-épidémiologiques dépendant de l’interaction entre le pathogène et l’hôte dans son environnement:
La capacité d’un pathogène à infecter un hôte dépend en premier lieu de sa capacité à se lier à certains récepteurs cellulaires de l’hôte. La coévolution entre pathogènes et hôtes peut conduire à une spécialisation de certaines espèces de pathogènes pour certaines espèces d’hôtes uniquement. On différenciera des pathogènes spécialistes ne pouvant infecter qu’un faible nombre d’espèces hôtes, des pathogènes généralistes pouvant infecter un large spectre d’espèces hôtes. Un large spectre d’hôtes, observé notamment chez des espèces de pathogènes ciblant des récepteurs cellulaires stables évolutivement, peut faciliter l’émergence d’un pathogène dans un écosystème (Woolhouse and Gowtage-Sequeria, 2005). Parmi ces hôtes susceptibles, certaines espèces ou groupes d’espèces ont la capacité d’assurer le maintien du pathogène, on parle alors de réservoir de ce pathogène (Haydon et al., 2002).
Différentes modes de transmission impliquant des contacts directs ou indirects entre hôtes peuvent permettre l’envahissement par un pathogène. La transmission par contact indirect nécessite la survie du pathogène dans l’environnement ou l’intervention d’un vecteur inerte (e.g. objet contaminé) ou biologique (e.g. arthropode piqueur). La caractérisation des populations de vecteurs ou des conditions environnementales favorables à un pathogène permettent de prévoir les zones et périodes avec un risque d’émergence élevé. Différentes caractéristiques issues des différentes étapes de l’envahissement d’un hôte par un pathogène ont un impact sur la dynamique épidémiologique. La période d’incubation d’un pathogène dans un hôte donné est asymptomatique. Une longue période d’incubation peut ainsi favoriser la dispersion géographique d’un pathogène en permettant à un hôte infecté d’effectuer des longs déplacements sans être encore affecté par la maladie provoquée par le pathogène. Après l’incubation l’hôte infecté devient infectant durant une période d’excrétion du pathogène.
L’augmentation de la durée de cette excrétion permettra la contamination d’un plus grand nombre d’hôtes susceptibles. La pathogénicité chez l’hôte déterminera également la dynamique épidémiologique du pathogène. Une faible pathogénicité permettra la survie des hôtes infectés. A l’inverse, une forte pathogénicité provoquera la mort des hôtes mais permettra la production d’un grand nombre de formes infectantes du pathogène et/ou la modification du comportement de l’hôte devenu infectant.
Enfin, la réponse de l’hôte à l’envahissement du pathogène influe également sur la dynamique épidémiologique. L’immunité humorale, issue de la production d’anticorps ciblant certains antigènes du pathogène, et notamment la durée de la protection qu’elle confère, ont des conséquences importantes sur la dynamique épidémiologique d’un pathogène dans une population. Cette immunité s’acquiert suite à un premier contact avec le pathogène et elle est donc absente chez les individus d’une population n’ayant jamais été exposée à un pathogène.
Elle est également absente chez les jeunes d’une population ayant été exposée. L’arrivée massive de jeunes dans une population correspond alors à l’arrivée massive d’individus susceptibles, ce qui peut favoriser la circulation et l’émergence de pathogènes (Begon et al., 2009). Cette immunité peut également protéger une population bien que l’ensemble de ses individus ne soit pas immunisé, c’est l’immunité de groupe (John and Samuel, 2000). Cette immunité peut également protéger une population contre l’envahissement par d’autres pathogènes en cas d’immunité croisée. L’émergence d’un pathogène dans une nouvelle population peut donc être empêchée par la circulation dans cette population d’un pathogène ayant des antigènes communs avec le pathogène potentiellement émergeant.
Facteurs éco-épidémiologiques dépendant uniquement de l’écologie de l’hôte, indépendamment du pathogène considéré:
Les facteurs démographiques et la dynamique de population des hôtes influencent la
circulation des pathogènes et peut modifier le risque d’émergence. L’abondance d’un hôte est
un facteur important qui conditionne le nombre maximal d’hôtes susceptibles dans la population. Certains pathogènes ne peuvent se maintenir dans des populations n’atteignant pas une taille citrique. La dynamique de population et la variation de l’abondance qui en découle est donc un facteur de variation de la dynamique épidémiologique. C’est en particulier le cas des recrutements dans une population, notamment de juvéniles. Le renouvellement des populations d’hôtes a donc un impact sur la dynamique épidémiologique, qui est différent entre espèces à durée de vie longue ayant un renouvellement lent de leur population et espèces à durée de vie courte ayant un renouvellement plus rapide de leur population.
Les facteurs spatiaux d’une population d’hôtes jouent un rôle important dans la dynamique épidémiologique et la dispersion des pathogènes. Tout d’abord l’aire de répartition d’un hôte et les déplacements qu’il y effectue conditionnent directement sa capacité à propager un pathogène. A une échelle plus fine, les habitats utilisés par cet hôte vont déterminer les habitats dans lesquels le pathogène peut être excrété et propagé. La structure spatiale d’une population d’hôtes conditionne les contacts entre les hôtes et donc la transmission des pathogènes, en particulier des pathogènes à transmission directe. Ainsi, la grégarité d’une espèce va influencer directement la transmission de pathogènes en multipliant les contacts potentiels entre individus de la même espèce.
Les facteurs comportementaux caractérisant une espèce influencent l’exposition des hôtes aux sources potentielles de virus. Les activités sociales impliquant des contacts directs entre hôtes peuvent permettre la transmission de pathogènes (Zhou, 2009), de même, le comportement sexuel détermine directement la dynamique de transmission des maladies sexuellement transmissibles. Le comportement alimentaire modifie également l’exposition aux pathogènes, notamment pour les pathogènes survivant dans l’environnement et pouvant être ingérés lors de l’alimentation.
Enfin, des facteurs physiologiques modifient la résistance des hôtes à un pathogène.
L’immunité des hôtes peut varier indépendamment du pathogène étudié. Il existe par exemple une variation saisonnière de l’immunité de certains mammifères sensibles à la variation de la photopériode (Dowell, 2001) ou une période critique liée à la transition entre immunité maternelle et immunité personnelle. Certains facteurs d’immunodépression peuvent favoriser l’envahissement d’une population d’hôtes par des pathogènes, qu’ils soient physiologiques, comme l’allocation des ressources de l’organisme vers d’autres fonctions (reproduction, migration) (Gylfe et al., 2000), ou pathologiques, comme des syndromes immunodéficitaires (e.g. SIDA).
L’ensemble des facteurs présentés peuvent également varier dans le temps de manière saisonnière ou non (Altizer et al., 2006). Certains facteurs ont une variation saisonnière bien connue telle l’arrivée de jeunes dans une population ayant une saison de reproduction restreinte dans le temps. La prise en compte de ces variations peut permettre d’anticiper les périodes les plus à risque d’émergence d’un pathogène. Si les facteurs éco-épidémiologiques liés aux caractéristiques d’un pathogène chez l’hôte et dans l’environnement ne sont pas forcément bien connu pour des pathogènes nouvellement émergeant, les facteurs éco- épidémiologiques intrinsèques aux hôtes peuvent être évalués et utilisés pour prévoir le risque d’émergence d’un pathogène.
En superposant les facteurs éco-épidémiologiques connus pour les différentes espèces
présentes dans un écosystème et en prenant en compte leur variation saisonnière, il est
possible de faire une première évaluation du risque d’émergence d’un pathogène dans cet
écosystème (Cumming et al., 2008; Caron et al., 2010).
B. Les virus influenza aviaire
1. Aspects moléculaires des virus influenza aviaires (IA)
Les virus Influenza sont des orthomyxovirus répartis en trois types A, B, et C. Les virus Influenza aviaires (IA) appartiennent au type A qui sont des virus constitués d’un génome segmenté en 8 monobrins d’ARN négatif (Webster et al., 1992). Cette segmentation du génome rend possible des réassortiments entre deux souches d’Influenza type A lors de coïnfection. Ces réassortiments s’ajoutent aux mutations ponctuelles et aux recombinaisons génétiques comme moteur de l’évolution virale. Ces virus sont donc caractérisés par une dérive génétique rapide permettant un échappement aux réponses immunitaires des hôtes. Ce génome segmenté est inclus dans une nucléocapside entourée d’une enveloppe. Deux glycoprotéines de surface de cette enveloppe ont un rôle particulier dans l’envahissement cellulaire par le virus, l’hémagglutinine (HA) pour l’entrée du virus dans la cellule, et la neuraminidase (NA) pour sa sortie. Ces deux protéines, impliquées également dans l’immunité des hôtes, sont utilisées pour définir les sous types des virus Influenza de type A avec une nomenclature de type HxNy, caractérisant les sous-types de virus influenza de type A. L’ensemble des 16 HA et des 9 NA connus à ce jour et leurs combinaisons ont été isolés chez les oiseaux d’eau sauvages qui constituent le réservoir primordial de ces virus. Parmi les sous-types connus, ceux possédant comme HA un H5, H7, ou H9, peuvent provoquer des épidémies à forte mortalité chez la volaille domestique. Ces virus appelés hautement pathogènes (HP), par opposition aux virus faiblement pathogènes (FP), se caractérisent notamment par une l’accumulation de plusieurs acides aminés basiques au niveau du site de clivage de l’HA.
Ces différences d’hôtes et de pathogénicité induisent des dynamiques épidémiologiques différentes pour ces deux catégories de virus. Nous présenterons d’abord l’éco-épidémiologie générale des virus IAFP puis celle des virus HP en portant une attention particulière au virus H5N1 HP qui se démarque des autres virus IAHP.
2. Eco-épidémiologie des virus Influenza aviaires faiblement pathogènes
L’éco-épidémiologie des virus IAFP a principalement été étudiée en Amérique du nord et en Europe. Très peu d’informations sont disponibles dans les zones tropicales. Etant donné la proximité géographique entre l’Europe et l’Afrique de l’ouest, et la connexion existant entre ces deux régions via des espèces d’oiseaux partagées, nous insisterons sur les caractéristiques éco-épidémiologiques connues pour l’Europe. Ce choix se justifie également par la nette séparation génétique existant entre les souches américaines et européennes de virus IAFP (Olsen et al., 2006). Nous aborderons les différents facteurs éco-épidémiologiques (synthétisés dans la Table 1) expliquant la circulation des virus IAFP à travers le canevas présenté au paragraphe A.3 de cette introduction générale, en nous basant notamment sur les données rapportées dans les principales études synthétiques publiées (Webster et al., 1992;
Olsen et al., 2006; Munster et al., 2007; Munster and Fouchier, 2009).
LPAI
Genetic material negative ssRNA
Family Orthomyxoviridae
Mean Excretion duration 3 - 10 days
Mode of excretion fecal (+aerial)
Direct transmission fecal/oral ( + aerial)
survival in water up to 200 days
Indirect transmission yes
Pathogenicity in chicken Low
Pathogenicity in wild birds Low Cross-over immunology with other AIV
vaccination no
Diversity 16 H, 9 N
Disease distribution
Worldwide but different strains in Eurasia and America
Disease origin Waterbirds
Host range > 100 bird species, Mammals Main Reservoir Waterbirds, mainly Anas sp.
Reservoir abundance in the Inner Niger Delta
Millions of waterbirds / up to 1 million Anas sp wintering
Table 1 Principales caractéristiques des virus Influenza Aviaires Faiblement Pathogènes (LPAI en anglais)
Facteurs éco-épidémiologiques dépendant de l’interaction entre les virus IAFP et leurs hôtes dans leur environnement:
Des virus Influenza A ont été isolés chez une large gamme d’hôtes dont de nombreuses espèces d’oiseaux et de mammifères (Homme, porc, cheval, cétacés) (Webster et al., 1992).
Cependant, la répartition des sous-types n’est pas homogène et des lignées différentes existent selon les espèces. On a cependant détecté l’ensemble des 16 HA et 9 NA connus à ce jour chez les oiseaux d’eau sauvages. Les anatidés et limicoles sont considérés comme le principal réservoir des virus IAFP, et en particulier les canards de surface du genre Anas, chez lesquels ont été détectées les prévalences les plus élevées, pouvant atteindre 60% (Olsen et al., 2006).
Chez leurs hôtes principaux, les conséquences d’une infection sont en générale bénignes mais peuvent parfois être marquées par de légers symptômes comme une perte de poids (Latorre-Margalef et al., 2009). Leur pathogénicité est également faible chez les oiseaux domestiques, avec notamment un indice de pathogénicité intraveineuse (IPIV) chez le poulet inférieur à 1,2, par définition des virus IAFP. La réplication virale a lieu principalement dans les cellules intestinales et la durée d’excrétion est en moyenne de quelques jours (3-4 jours) et peut atteindre 8 à 10 jours (Webster et al., 1992). Les voies d’excrétions sont donc principalement fécales même si certaines souches se répliquent également dans le tractus aérien et s’excrètent par voie aérienne (VanDalen et al., 2010).
La transmission de ces virus est donc classiquement oro-fécale, mais elle peut être également aérienne pour certaines souches (VanDalen et al., 2010). Les virus IAFP peuvent survivre jusqu’à plusieurs mois dans les fèces ou dans l’eau, la durée de leur survie dans l’environnement dépendant de la température, de la salinité et du pH (Stallknecht et al., 1990).
Ces virus peuvent donc se transmettre par contact direct et indirect entre hôtes partageant les
mêmes habitats.
La diversité des souches circulant chez les oiseaux d’eau sauvages est à l’origine d’une immunité hétérosubtypique, i.e. une immunité croisée entre les différents sous-types circulant (Fereidouni et al., 2010; Jourdain et al., 2010). Une dynamique des souches circulantes existe donc au sein des populations d’hôtes avec la succession de souches dominantes. Certaines souches sont également spécifiques de certains hôtes, comme le sous-type H13 chez les laridés (Munster and Fouchier, 2009).
Facteurs éco-épidémiologiques dépendant uniquement de l’écologie des hôtes principaux des virus IAFP:
Les caractéristiques démographiques des espèces d’oiseaux d’eau sauvages expliquent en partie leur rôle majeur dans l’épidémiologie des virus IAFP. Ainsi, les principales espèces réservoir des virus IAFP sont très abondantes. On dénombre environ 10 millions de canards de surface du genre Anas en Europe dont environ 5 millions de canard colvert (Anas platyrhinchos) (Munster and Fouchier, 2009). Cette abondance facilite le maintien des virus IAFP dans la population de canards de surface européens et contribue au rôle de réservoir joué par cette population pour certaines souches d’IAFP. Le fort taux de renouvellement annuel moyen de ces populations (environ un tiers de la population est renouvelée chaque année chez le canard colvert) (Munster and Fouchier, 2009), intervenant au cours d’une saison de reproduction courte, est à l’origine d’une entrée massive et ponctuelle de juvéniles, favorisant ainsi la circulation des virus IAFP.
Les caractéristiques spatiales de ces principales espèces réservoir expliquent également en partie leur rôle majeur dans l’épidémiologie des virus IAFP. Les anatidés sont des espèces dont la grégarité varie fortement au cours de l’année. Cette grégarité est très importante après la saison de reproduction ayant lieu au printemps et au début de l’été. La formation de vastes groupes interspécifiques favorise les contacts directs entre individus et donc potentiellement la transmission des virus IAFP. De plus, ces espèces utilisent des habitats aquatiques dans lesquels les virus IAFP peuvent survivre jusqu’à plusieurs mois, notamment pour les mares les plus froides situées en Europe du nord, utilisées comme site de reproduction par les anatidés sauvages européens. Cela permet ainsi la transmission indirecte du virus sur le long terme, et pourrait également constituer un réservoir environnemental de virus IAFP (Roche et al., 2009; Rohani et al., 2009), notamment entre deux saisons de reproduction. Ces espèces sont largement distribuées en Eurasie, se reproduisent sur les lacs et mares d’Europe du nord au printemps et en été, et migrent en automne vers leurs sites d’hivernage situés plus au sud. Certaines espèces comme la Sarcelle d’été (Anas querquedula) et le canard Pilet (Anas acuta) entreprennent des migrations de plusieurs milliers de kilomètres, réalisées en plusieurs étapes, et hivernent principalement en zone tropicale, reliant notamment l’Europe du nord et les zones tropicales d’Afrique de l’ouest et de l’est.
Enfin, les comportements sociaux de ces espèces favorisent des contacts étroits entre individus et donc la transmission potentielle de virus IAFP. Le comportement alimentaire des canards de surface, se nourrissant principalement sur les eaux de surface, les exposent particulièrement à la transmission oro-fécale des virus IAFP.
Bilan de la dynamique épidémiologique des virus IAFP en Europe et lien avec l’Afrique de l’ouest:
Les canards de surface du genre Anas sont donc le principal réservoir des virus IAFP
en Europe. La compatibilité entre leurs traits de vie et ceux des virus IAFP (e.g comportement
alimentaire et excrétion fécale en adéquation avec une transmission oro-fécale) témoigne
d’une coévolution des virus IAFP avec ces espèces d’hôtes. La variation saisonnière de leurs
caractéristiques écologiques a donc un impact majeur sur la dynamique épidémiologique des
virus IAFP. Au cours d’une année, différentes combinaisons de facteurs favorables ou défavorables peuvent se former selon les saisons. La principale association de facteurs favorables en Europe intervient à la fin de l’été lors des regroupements précédant la migration d’automne. De nombreux individus, issus d’origines géographiques différentes, se regroupent sur des mares et lacs, faisant augmenter fortement la densité et favorisant ainsi la transmission directe et indirecte des virus IAFP. De plus, une forte proportion de juvéniles est présente dans la population à cette période qui suit la reproduction, fournissant un grand nombre d’individus susceptibles à une infection. Cette période est marquée par de fortes prévalences, pouvant dépasser les 30%, enregistrées dans ces populations de canards de surface européens (Munster et al., 2007). Cette période de pic saisonnier de circulation des virus IAFP précède la migration d’automne et donc une potentielle dispersion de ces virus vers les zones d’hivernage plus au sud, dont l’Afrique de l’ouest
L’introduction de virus IAFP via les canards de surface paléarctiques hivernant en zone tropicale semble donc possible lors de la migration d’automne et pourrait être en partie à l’origine des prévalences de l’ordre de 3 à 5% enregistrées chez ces espèces en hiver (Gaidet et al., 2007). Ces prévalences hivernales sont supérieures aux prévalences enregistrées à la même période sur les sites d’hivernage européen (en général de l’ordre de 1%). En effet, en Europe, on observe une diminution progressive des prévalences enregistrées lors de la migration d’automne, de l’hivernage, et jusqu’à la migration de printemps où de très faibles prévalences sont détectées (inférieures à 1%) (Munster et al., 2007), ceci étant en partie dû à l’augmentation du nombre d’individus immunisés dans la population. La distribution géographique de ces espèces se décalant vers le sud lors de la migration d’automne, on suppose un gradient nord-sud de prévalences décroissantes en Europe (Munster and Fouchier, 2009). Les prévalences relativement élevées en Afrique de l’Ouest observées en hiver pourraient donc provenir d’une particularité de la zone tropicale et des espèces y séjournant par rapport à l’épidémiologie connue des virus IAFP.
3. Eco-épidémiologie des virus Influenza aviaire hautement pathogènes et du H5N1 HP
Chez la volaille domestique (poulets, dindes, pintades), trois sous-types de virus (H5, H7 et H9) ont le potentiel d’être des souches dites hautement pathogène (HP). Ces souches HP, par opposition aux souches classiques dites faiblement pathogènes (FP), sont définies par un indice de pathogénicité intraveineuse (IPIV) chez le poulet supérieur à 1,2. Ces souches HP provoquent des épidémies à très haute mortalité dans les élevages de volailles infectés. Il est généralement proposé que les souches HP ont pour origine des souches FP circulant dans l’avifaune sauvage, qui, après introduction dans la volaille domestique, acquièrent des caractéristiques génétiques (notamment l’accumulation de plusieurs acides aminés basiques au niveau du site de clivage de l’HA) leur conférant leur pouvoir pathogène (Munster et al., 2010). Classiquement ces épidémies d’IAHP restent locales et sont rapportées dans des élevages avicoles d’Europe, d’Asie, d’Australie, d’Amérique du nord et d’Afrique. Les souches HP responsables de ces épidémies ne sont pas détectées chez les oiseaux sauvages ou alors ponctuellement à proximité d’un foyer chez la volaille domestique sans que cela n’entraine de circulation efficace dans les populations d’oiseaux sauvages (Alexander, 2000).
En fait, avant l’émergence du H5N1 HP, une seule épidémie de virus IAHP avait été détectée
chez des oiseaux sauvages, c’était chez des sternes Pierregarin (Sterna hirundo) infectées par
un virus IAHP H5N3 en Afrique du sud en 1961 (Becker et al, 1966). On considère qu’il n’y
a pas de réservoir sauvage des souches HP, elles ne sont phylogénétiquement reliées qu’à des
souches FP circulant chez les oiseaux sauvages et ces souches HP ne forment pas de lignées
distinctes et ne se propagent pas sur de grandes distances (Alexander, 2000).
Les principales caractéristiques évoquées chez les souches HP ne se retrouvent pas chez le H5N1 HP. En effet, ce virus est le premier virus IAHP à avoir connu une telle dispersion géographique et à avoir formé des lignées de souches HP depuis son émergence à Hong-Kong en 1996 (Guan et al., 2002). Il se démarque donc fortement des autres virus IAHP connus à ce jour. Nous détaillerons ses caractéristiques selon le canevas présenté au paragraphe 3.A.
Facteurs éco-épidémiologiques dépendant de l’interaction entre le H5N1 HP et ses hôtes dans leur environnement:
Le H5N1 HP a été détecté chez plus de 130 espèces d’oiseaux sauvage (provoquant la mort de nombreux oiseaux sauvages, ce qui le différencie nettement des autres IAHP) et chez plus d’une dizaine d’espèces de mammifères dont l’Homme (USGS, 2010). Le potentiel zoonotique mortel est l’une des principales causes de l’inquiétude suscitée par ce virus. Car si d’autres souches d’IAHP ont parfois causé de rares cas humains mortels (Nicholson et al., 2003), le H5N1 est le seul à ce jour à avoir causé la mort de plusieurs centaines de personnes dans le monde (300 morts pour 505 cas recensés par l’OMS au 31 aout 2010). Néanmoins, sa transmission entre humains reste exceptionnelle et pas suffisamment efficace pour engendrer une épidémie humaine (Ungchusak et al., 2005; Yang et al., 2007; Wang et al., 2008). Chez les oiseaux, les principales espèces susceptibles sont de la volaille domestique (poulet, pintade, dinde) chez laquelle ce virus cause des épidémies à très forte mortalité. Le H5N1 HP a ainsi provoqué la mort ou l’abattage de plus de 175 millions de volailles domestiques en Asie du sud-est depuis son émergence. Parmi les espèces d’oiseaux domestiques, les canards de Pékin (Anas plathythinchos domesticus), domestiqués à partir du canard Colvert (Anas platyrhynchos), jouent un rôle particulier dans l’épidémiologie du H5N1 HP. Les régions dans lesquelles ces canards domestiques sont élevés en plein air sont associées aux épidémies de H5N1 HP (Gilbert et al., 2006a), et ces canards de Pékin semblent constituer l’une des principales espèces réservoir du H5N1 HP.
La durée d’excrétion est variable selon les espèces infectées et est en général de quelques jours, la mort de l’individu infecté survenant souvent au bout de ces quelques jours (Brown et al., 2006; Brown et al., 2008; Keawcharoen et al., 2008). Cette excrétion est principalement aérienne suite à une réplication virale dans les voies aériennes supérieures des hôtes infectés. Une excrétion fécale est également observée avec une moindre intensité (Brown et al., 2008). Ces modes d’excrétion sont donc le miroir de ceux des virus IAFP qui ont une excrétion principalement fécale. Par définition, le H5N1 HP a une pathogénicité élevée chez le poulet. Il est également fortement pathogène pour de nombreuses espèces d’oiseaux et de mammifères chez lesquelles il peut provoquer la mort (USGS, 2010). A l’inverse, des infections expérimentales ont montré que des canards domestiques (canards de Pékin) pouvaient survivre à une infection par le H5N1 HP tout en excrétant de forts titres de virus pendant une durée pouvant atteindre 17 jours (Hulse-Post et al., 2005). De même, des individus de quelques espèces d’anatidés sauvages ont survécu à des infections du H5N1 HP tout en excrétant le virus (Keawcharoen et al., 2008).
La transmission du virus H5N1 HP, du fait de ses modes d’excrétion, semble donc principalement aérienne suite à un contact direct. Cependant l’excrétion fécale observée permet également une transmission oro-fécale de ce virus. Enfin, en fonction des conditions environnementales, le H5N1 HP peut survivre jusqu’à 100 jours dans l’eau (Brown et al., 2007). Une transmission indirecte via l’environnement est donc également envisageable.
L’immunité acquise des hôtes pourrait également être un facteur favorisant la circulation
du virus H5N1 HP. On sait par exemple qu’une immunité croisée existe entre d’autres
souches d’IA et le H5N1 HP (Seo and Webster, 2001; Fereidouni et al., 2009). Cette
immunité croisée, que l’on peut imaginer importante chez les espèces d’oiseau sauvages
communément infectées par des souches FP dans la nature, pourrait permettre une baisse de la pathogénicité du virus H5N1 HP et favoriser la survie de l’hôte infecté. Ceci a été observé dans le cas de vaccinations permettant la survie de poulets et la réduction de l’excrétion virale (Swayne et al., 2001). Bien que réduite, cette excrétion virale chez des hôtes survivant à l’infection pourrait permettre une circulation à bas bruit du virus H5N1.
Facteurs éco-épidémiologiques dépendant uniquement de l’écologie des hôtes principaux du H5N1 HP:
La volaille domestique est l’une des principales sources de protéines animales pour l’Homme et est donc très abondante dans les zones de forte densité humaine. Concernant le canard domestique, l’une des principales espèces réservoir du H5N1 HP, on en recense environ un milliard en Asie (dont environ 750 millions en Chine) et environ 60 millions en Europe (FAO, 2010a). Ces animaux sont principalement élevés pour leur chair et connaissent donc des taux de renouvellement rapides. Une forte proportion de juvéniles, plus susceptibles à l’infection par le H5N1 que les adultes (Pantin-Jackwood et al., 2007), est donc présente dans la population. Cette dynamique de population est propice à la circulation et au maintien du H5N1 HP au sein de ce réservoir (Lebarbenchon et al., 2010).
La distribution spatiale des espèces de volaille domestiques est globale (FAO, 2010a). La
distribution des élevages de canards domestiques en plein air est par contre plus restreinte. On
note de fortes concentrations de ces élevages en Asie du sud et du sud-est dans les zones de
forte production rizicole. Ces élevages sont constitués de bandes de canards de plusieurs
milliers d’individus qui sont donc en contact étroits dans des habitats aquatiques, ce qui
favorise la transmission directe et indirecte du H5N1 HP. Les principaux mouvements
effectués par ces animaux sont d’ordre commercial, qu’il s’agisse de commerce légal ou
illégal. En Asie, de nombreuses zones de production rizicole ont été gagnées sur des zones
humides naturelles. Il existe donc des zones d’interface, comme le lac Poyang en Chine, entre
ces canards domestiques élevés en plein air et les oiseaux d’eau sauvages fréquentant les
zones humides environnantes et se nourrissant occasionnellement dans les rizières. Parmi ces
espèces sauvages, certaines sont des espèces migratrices qui relient des zones humides
distantes, parfois de plusieurs milliers de kilomètres.
H5N1 HP
Genetic material negative ssRNA
Family Orthomyxoviridae
Mean Excretion duration 3 - 17 days Mode of excretion tracheal(+ fecal, organs) Direct transmission aerial (+ fecal/oral)
Survival in water up to 100 days
Indirect transmission likely
Pathogenicity in chicken High
Pathogenicity in wild birds Variable between species Cross-over immunology with other AIV
Vaccination yes
Diversity different clades
Disease distribution Eurasia + Africa
Disease origin Poultry SE Asia
Host range > 130 bird species, Mammals Main Reservoir Anas plathyrhynchos domesticus Reservoir abundance in IND Thousands of domestic ducks
Table 2 Principales caractéristiques du H5N1 HP
Le H5N1 HP est donc un virus IAHP aux caractéristiques uniques (synthétisées dans la Table 2). Ses principales particularités par rapport aux autres IAHP connus sont son large spectre d’hôtes et sa vaste propagation géographique. Depuis son émergence en 1997 à Hong- Kong, ce virus à évolué en formant des lignées propres de virus H5N1 HP, à l’image des souches d’IAFP (Webster et al., 2006). Sa propagation géographique s’est faite en deux principales phases. Tout d’abord, une première phase de propagation en Asie du sud-est s’est déroulée jusqu’en 2005 (Aubin et al., 2005). Sa propagation a notamment été associée à la présence de canards domestiques élevés en plein air (Gilbert et al., 2006a), dont la forte densité en Asie du sud-est, associée à une capacité à survivre à une infection tout en excrétant du virus (Hulse-Post et al., 2005), en a fait l’une des principales espèces réservoir de H5N1 HP. Ensuite, une deuxième phase de propagation a débuté à partir de 2005, conduisant le H5N1 HP d’Asie du sud-est jusqu’en Europe de l’ouest et en Afrique en l’espace de moins d’un an (Figure 4). Cette deuxième phase a suivi la première épidémie majeure de virus H5N1 chez des oiseaux sauvages, survenue en mai 2005 au lac Qinghai en Chine (Liu et al., 2005).
L’ensemble des souches de H5N1 HP ayant été détectées par la suite en dehors de l’Asie appartenaient au même groupe phylogénétique (la clade 2.2) que la souche ayant provoqué l’épidémie à Qinghai. Cet aspect moléculaire ajouté à la corrélation entre certains mouvements d’oiseaux sauvages et la propagation du H5N1 HP (Gilbert et al., 2006b), et à l’occurrence d’épidémies chez les oiseaux sauvages sans liens avec un foyer dans la volaille domestique, mirent en évidence le rôle potentiel des oiseaux sauvages dans la propagation longue distance du H5N1 HP. Nous reviendrons plus en détail sur ce rôle des oiseaux sauvages dans le chapitre 2, consacré à l’étude de l’introduction du H5N1 HP par les oiseaux sauvages dans le Delta Intérieur du Niger (DIN).
Suite à cette propagation géographique de grande ampleur ayant occasionné de
nombreuses épidémies, certains sites particuliers permirent une circulation prolongée du
H5N1 HP. Ce fut notamment le cas en Afrique du delta du Nil en Egypte et du nord du Nigeria (FAO, 2010b). Ces sites ont la particularité d’être des zones importantes de production de canards domestiques en Afrique, pouvant favoriser la persistance du H5N1 HP voire permettre son endémicité comme c’est le cas dans le delta du Nil (FAO, 2010b). La capacité des oiseaux sauvages à assurer le rôle de réservoir du H5N1 HP reste mal connu.
Cependant, certains individus ont été détectés positifs pour le H5N1 tout en étant apparemment sains (Chen et al., 2006; Saad et al., 2007; Hesterberg et al., 2009; Baumer et al., 2010), et des taux de prévalence de H5N1 allant de 0 à 4% selon les espèces ont été détectés en Chine chez des oiseaux sauvages (Kou et al., 2009).
Aucune épidémie de H5N1 HP n’a jusqu’à présent été rapportée au Mali ni donc dans
le DIN. Mais la proximité géographique avec des régions d’Afrique anciennement
contaminées dont des pays limitrophes comme le Burkina Faso, la Côte d’Ivoire, et le Ghana
(Figure 4); ainsi que la connexion avec l’Europe via les oiseaux migrateurs (Figure 5) fait se
poser la question du risque d’émergence du H5N1 HP dans le DIN notamment via les oiseaux
sauvages. Que ce soit à l’occasion d’une vaste propagation géographique comme ce fut le cas
en 2005/2006 ou depuis des zones d’endémicité du H5N1 HP comme le delta du Nil en
Egypte ou le nord du Nigéria.
Figure 4 Illustration de l’expansion géographique du H5N1 HP basée sur la date de première déclaration du H5N1 HP selon les pays (OIE, 2010).
Figure 5 Localisation du Delta Intérieur du Niger et principales voies migratoires utilisées par les oiseaux sauvages hivernant en Afrique de l’ouest. Lacs permanent, zones inondables et sites des prélèvements effectués
sur les oiseaux sauvages du DIN.
