LA GRIPPE AVIAIRE

Jean Claude MANUGUERRACellule d’Intervention Biologique d’Urgence, Institut Pasteur, Paris

Pierre SALIOUPrésident de la Société de Pathologie

Exotique

Grippe aviaire

Le virus de l’influenza aviaire:

Quel risque pour l’HommeUniversité Senghor, Alexandrie

12 avril 2006

Virus grippaux humains

Sous-types

H1 N1

(H2 N2)

H3 N2

Type A

Type B

Type C

200 nm

Chez l’homme, la grippe est récurrente et saisonnière

Adapté de: National Center for Health Statistics, Health, United States,

1996-97 and Injury Chartbook, Hyattsville, Maryland: 1997 p.117.

Mortalité par pneumonie et grippe aux Etats-Unis

RangEvénement Nombre demorts1Maladies cardio-vasculaires737.5632Cancers538.4553Maladies cérébro-vasculaires 157.9914Maladies obstructivespulmonaires chroniques102.8995Accident corporel93.3206Pneumonies & grippe82.9237Diabète 59.2548VIH & SIDA43.1159Suicide31.28410Maladies hépatiques chroniques 25.222

Virus / Année - Year 70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98A(H3N2)A/Hong Kong/1/68A/England/42/72A/Port Chalmers/1/73A/Scotland/840/74A/Victoria/3/75A/Texas/1/77A/Bangkok/1/79A/Philippines/2/82A/Mississipi/1/85 - A/Christchurch/4/85A/Leningrad/360/86A/Sichuan/2/87A/Shanghai/11/87A/Guizhou/54/89A/Beijing/353/89A/Beijing/32/92A/Shandong/9/93A/johannesburg/33/94A/Wuhan/359/95A/Sydney/5/97

A(H1N1)A/USSR/90/77

A/Brazil/11/78A/Chile/1/83

A/Singapore/6/86A/Bayern/7/95

A/Beijing/262/95

BB/Victoria/98926/70B/Hong Kong/5/72

B/Singapore/222/79B/USSR/100/83

B/Ann Arbor/1/86B/Beijing/1/87

B/Yamagata/16/88 ou/or B/Panama/45/90

B/Panama/45/90B/Beijing/184/93

Composition du vaccin antigrippal de 1970 à 1999

Source: OMS

Réservoir animal/+/- espèce intermédiaire

(Re-) IntroductionD’un virus nouveau

Introduction Diffusion

Clusters de cas sporadiquesFoyers locaux primaires

Cas sporadiques

•Au sein d’une zone géographique•D’une zone à une autre par contiguité•Diffusion à distance: avions, bateaux ……

Amplification Régression

Milieu indemne

Foyers secondaires

Foyers secondaires

Foyers secondaires

Progression géométrique Du nombre de cas

Index casIndividus sensibles

Genèse et phases des épidémies

Mandell, Douglas and Bennett’s Principles and Practice of Infectious Diseases, 5th ed. 2000:1829. Modified from Kilbourne ED. Influenza. 1987:274, with permission.

Introduction d’unhypothétiquevirus A HxNx

Variation Ag mineure mais significative de A HxNx. Une épidémie paeut être ou non liée à cette variation

Introduction d’unhypothétiquevirus A HxNx (nouveau sous-type)Disparition du A HxNx

Incid

en

ce d

e la m

ala

die

Niv

eau

moyen

d’a

nti

corp

s d

an

s la p

op

ula

tion

Pandémie

EpidémieEpidémie

PandémiePériode interpandémique

Epidémie

Temps en années1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Incidence de la grippe (maladie)Niveau moyen d’anticorps dans la population ctre A HxNxNiveau moyen d’anticorps dans la population ctre A HyNy

Pandémies et épidémies de grippe chez l’homme

Représentation schematique du site d’attachement de la HA desvirus grippaux A(H3N2)

 

 

Positions des mutations:•À la surface de la partie globulaire de la HA -> Antigénicité•Ou au sein du domaine d’attachement de la HA-> propriétés de liaison

(Wilson et al., Nature, 1981)

PB2 PB1 PA HA NP NA M

NS

PB2 PB1PA HA

NP

NA

M

NS

α 2,6

α 2,3

Transmission interespèces des virus de grippe A

PB1HANA

PB1HA

Virus A(H2N2)

Asian Flu(1957)

Virus A(H3N2)Hong Kong Flu

(1968)

A(H1N1) Virus

Hypothetical mechanism having led to the emergence of A(H2N2) and A(H3N2) subtypes of influenza A viruses

Influenza A pandemics of the 20th century with special reference to 1918: virology, pathology and epidemiology, Rev Med. Virol., J. S. Oxford*

Année Sous-typeMorts en millions

Lieu géographique

d’origine

1889 H2N2 6 Europe

1898 H3N2 0,5 Europe

1918 H1N1 40 Europe

1957 H2N2 4 Asia

1968 H3N2 2 Asia

1977 H1N1 ? Asia (laboratory)

Les pandémies grippales

Grippe A(H5N1) en Asie depuis la fin 2003

Les génotypes de virus grippaux A(H5N1) réassortants en Asie orientale

Source:: Li K.S. et al, Genesis of a highly pathogenic and potentially pandemic H5N1 influenza virus in eastern Asia, 2004, Nature, vol 430, p 209-213

•Les huits segments génomiques sont de haut en bas: PB2, PB1, PA, HA, NP, NA, M et NS.Chaque couleur représente un lignage (le rouge indique Gs/Gd/1/96). Les génotypes (indiqués par des lettres) sont définis sur la base de la phylogénie du gène.

•Les génotypes A, B et C résultent du réassortiment de Gs/Gd/1/96 et de un ou plus vrus d’oiseau aquatique one or more aquatic avian viruses.•Le génotype D a été créé quand le gène NP du génotype C a été remplacé par celui de virus proches de Dk/HK/Y280/97(H9N2).•Le génotype E a été créé quand le gène NP du génotype C a été remplacé par un gène d’un autre virus d’oiseau.•Des réassortiments supplémentaires du génotype E avec d’autre virus d’oiseaux aquatiques ont donné naissance aux génotypes X 0–X 3, qui se distinguent entre eux par l’orifgne des segments: PB2, NP et M.•Des réassortiments supplémentaires des génotypes A ou B avec d’autres virus d’oiseaux aquatic ont permis la création des génotypes V, Y, Z et Z +. Il est aussi possible que le Gen. V résulte du réassortiment du génotype Z avec de’autres virus aquatiques sauvages

Pays touchés par l’épizootie

Pays touchés par l’épizootie

(Source: OIE)

Pays touchés par l’épizootie

Répartition géographique des cas humains en Asie orientale

Cas humains par pays au11 avril 2006

Total number of cases includes number of deaths.WHO reports only laboratory-confirmed cases.

Source: WHO through InVS

 

Country 

2003 2004 2005 2006 Total

cases

deathscase

sdeaths

cases

deathscase

sdeaths

cases

deaths

Azerbaijan 0 0 0 0 0 0 8 5 8 5

Cambodia 0 0 0 0 4 4 2 2 6 6

China 0 0 0 0 8 5 8 6 16 11

Egypt 0 0 0 0 0 0 4 2 4 2

Indonesia 0 0 0 0 17 11 13 12 30 23

Iraq 0 0 0 0 0 0 2 2 2 2

Thailand 0 0 17 12 5 2 0 0 22 14

Turkey 0 0 0 0 0 0 12 4 12 4

Viet Nam 3 3 29 20 61 19 0 0 93 42

Total 3 3 46 32 95 41 49 33 193 109

Distribution dans le temps des cas humains d’infection par virus grippal A(H5N1)

Source : Institut National de la Veille Sanitaire d’après les données de l’OMS et des autorités sanitaires vietnamiennes

Réservoir animal/+/- espèce intermédiaire

(Re-) IntroductionD’un virus nouveau

Introduction Diffusion

Clusters de cas sporadiquesFoyers locaux primaires

Cas sporadiques

•Au sein d’une zone géographique•D’une zone à une autre par contiguité•Diffusion à distance: avions, bateaux ……

Amplification Régression

Milieu indemne

Foyers secondaires

Foyers secondaires

Foyers secondaires

Progression géométrique Du nombre de cas

Index casIndividus sensibles

Genèse et phases des épidémies/Phases pandémiques de l’OMS

12

3 4 5 6

Facteursvirologiques

Facteurs écologiques

Facteurs zootechniques

Facteursdémographiques

possible émergence

Facteurs impliqués dans l’émergence possible de souches de virus grippaux à potentiel pandémique

Risque de réassortiment

• Si une épidémie de grippe humaine dans une région dure en moyenne 12 semaines

• Si la prévalence dans la population totale de cette grippe humaine sur cette période est de 10%

• Si la fenêtre de co-infection par un virus avaire pendant la phase précoce de l’infection grippale par un virus humain est de 1 jour

• Alors la proportion de la population suceptible d’abriter une co-infection est de 0,12%

Public Health Risk from the Avian H5N1 Influenza Epidemic Neil M. Ferguson, Christophe Fraser, Christl A. Donnelly, Azra C. Ghani, Roy M. Anderson 14 MAY 2004 VOL 304 SCIENCE

Risque de réassortiment

• Si le réassortiment arrive dans tous les cas de co-infection, alors la probabilité de réassortiment pour n cas humains d’infection par la grippe aviaire est de:

1-(1-0,0012)n

• Pour un risque de réassortiment de 50%, n = 600

• Pour un risque de réassortiment de 5%, n = 45

• Ici n=34, soit un risque de 4%

Public Health Risk from the Avian H5N1 Influenza Epidemic Neil M. Ferguson, Christophe Fraser, Christl A. Donnelly, Azra C. Ghani, Roy M. Anderson 14 MAY 2004 VOL 304 SCIENCE

Surveillance de la taille des «clusters » des cas groupés

Threshold size of the largest cluster expected by chance for a range oflevels of human-to-human transmission, as quantified by the proportion of avian-to-human cases generating secondary cases (approximate R0 values are also shown). Anomalous behavior might be suspected if a cluster exceeds this threshold size. Note how the expected maximum cluster size increases cases accumulate.

Public Health Risk from the Avian H5N1 Influenza Epidemic Neil M. Ferguson, Christophe Fraser, Christl A. Donnelly, Azra C. Ghani, Roy M. Anderson 14 MAY 2004 VOL 304 SCIENCE

Ici, 2 cas de transmission inter-humaine possible: R0=0,06

Diversité génétique virale

• Les deux causes principales de la diversité génétique virale sont:

• les mutations (y compris les échanges génétiques) et

• la taille des populations.

• Quand les deux augmentent, le spectre des propriétés disponibles pour les descendants viraux en font autant.

La taille des populations virales est dépendante de celle des populations d’hôtes (animaux et hommes) et du territoire tissulaire dans lequel le virus peut se multiplier.

Taille des populations et probabilité d’émergence d’un virus adapté à l’homme par mutation

• Si l’on considère le taux de mutation du génome des virus grippaux de type A (basé sur la portion HA1 de l’hémagglutinine) soit 5 x 0,001 par nucléotide et par an

• Si l’on considère qu’il faut

• Une mutation pour adapter le virus à l’homme (ex A: Position 226 HA et spécificité d’attachement)

• Deux mutations ( A + B: Position 627 PB2, thermodépendance)

• Trois mutations (A+B+C)

• Alors la probabilité de voir apparaître, sur un an, un virus adapté est: 0,005; 5 x 10-6; 5 x 10-9 s’il en faut quatre 5 x 10-12

Démographie

• Démographie humaine

Chine: 1,3.109

Vietnam: 7,5.107

Thailande: 5,7.107

Pays-Bas: 1,7.107

• Démographie aviaire domestique

Pays-Bas: 1,2.108

Lumières des régions habitées sur terre

Taille des populations et probabilité d’émergence d’un virus adapté à l’homme par mutation

• Si la probabilité de voir apparaître, sur un an, un virus adapté est: 0,005; 5 x 10-6; 5 x 10-9 s’il en faut quatre 5 x 10-12

• Si l’on considère que depuis la survenue de l’épizootie de grippe aviaire à virus A(H5N1) en Asie, la population aviaire domestique annuelle infectée par le virus a cru d’un facteur:

• 10, 100, 1000, 10000, 100000

• Alors la probabilité de voir apparaître, sur un an, un virus adapté à l’homme devient pour 5 x 10-9

• 5 x 10-8, 5 x 10-7, 5 x 10-6, 5 x 10-4, 5 x 10-3

Méthodes de lutte

• Mesures sanitaires

• Chez les animaux: police sanitaire

• Chez l’homme: mesures barrière, confinement etc ..

• Antiviraux (chez l’homme)

• Curatif

• Métaphylaxie

• Vaccins

• Chez les animaux

• Chez l’homme

Influenza virus

Matrice

ARN

Nucleoprotéine& polymerases

VirusAcide Sialique

HémagglutinineEndosome

Cellule infectée Noyau

Neuraminidase

Hémagglutinine

Viral ARN

Endosome

Copies d’ARN viral

ARNm viral

Ribosome cellulaire

Proteinesvirales

Protéine M2

According to Scientific American, January 1999 : W. G. Laver et al.

Cycle de multiplication des virus influenza A

1) d'après Woods et al., 1993 [33] sauf pour le GS4071 (pour revue Calfee et Hayden, 1998 [32])2) CI50 (µM) déterminée par nhibition de la formation de plages de lyse; d'après Woods et al., 1993 [33]sauf pour le GS4071 (pour revue Calfee et Hayden, 1998 [32]) et * (von Itzstein et al., 1993 [29])

Cytotoxicité et activité in vitro

A: Cytotoxicité Neu5Ac2en 4-amino-4-guanidino- GS4071amantadinerimantadineribavirine

Dose cytotoxique 50% (mM) > 5.5 >10 >10 >1 0,04 - 1 0,01 - 4 0,005 - 4,5

B: Efficacité2

Type/sous-type viral Neu5Ac2en4-amino-4-guanidino-GS4071 amantadinerimantadineribavirine

A/H1N1 92-240 2,4-8,5 0,014 0,026 5,3-7,3 0,6 32-54

A/H2N2* 55 1,5 0,014 ND 3,2 0,45 40

A/H3N2 38-52 0,65-1,2 0,014 0,002 1,1-4,4 <0,27 10,4-32,5

B* 5,2 0,065 0,005 0,002 >25 >25 6,1

VIRUS Résistance à2

Substitutions d'aa localisation/fonction Substitutions d'aa localisation/fonction

A/NWS/G70C (H1N9) ZNV G90Q région variable HA1: attachement au récepteur

ZNV N346S région variable HA1: proche de la poche du site d'attachement

ZNVHA1: sur la gauche de la poche du site d'attachement

ZNV E119Gconservé,

poche située sous le site actif

ZNV, 6-Carb HA1: site de glycosylation

R292K

ZNV, 6-Carb, GS4071 R292KHA1: proche des résidus 134 à 138 formant leflan droit du site de liaison au récepteur

ZNV, 6-Carb, GS4071 R292K HA1: proche du site de glycosylation N197

(1) ZNV, 6-Carb, GS4071 HA1: proche du site de glycosylation N197

B/HK/8/73(HG) ZNV E119Gconservé,

poche située sous le site actifHA1: site de glycosylation

HA1

A/tk/Minn/833/80(H4N2) ZNV R249K distant du site actif HA2: proche du second site d'attachement

E117A

E119D

E119G

A/tk/Minn/833/80(H4N2) ZNV et GS4071 R292K résidu catalytique du site actif

Isolat clinique

de virus de grippe B ZNV R152K

(à 15 jours de traitement)

NA HA

conservé,

poche située sous le site actifZNV

résidu catalytique du site actif

D'après Calfee et Hayden, 1998 [32]; McKimm-Breschkin et al.1998 [41] et Gubareva et al. 1998 [40](1) Réassortant du virus parental A/NWS/33G70C(H1N9) portant l'hémagglutinine du virus mutant dérivé par les substitutions N199S sur l'hémagglutinineet R292K sur la neuraminidase. (2) ZNV= zanamivir; 6-Carb = 6-carboxamide

Bases génétiques de la résistance aux inhibiteurs de la neuraminidase des virus grippaux

T155A

V223I

R229I

S165N

G143E

N199S

N199S

N145S

N150S

G75E

T198I

OH

O CO2H

HN

HO

HO

OH

H

O

OH

R118R118

R371R371

R292R292

E276 E276

Interactions entre la neuraminidase et le “récepteur” viral

Site Enzymatique

Substrat (Sialique acide)

Acide sialique

OH

O CO2HHO

HO

H

HN

O

HN NH2

NH

CO2-R

NH2

O

HN

O

4-guanidino-Neu5Ac2enZANAMIVIR (GG167)

GS 4104 : R=CH2CH3 -> OSELTAMIVIRGS 4071 : R=H

OH

O CO2H

HN

HO

HO

OH

H

O

OH

INA, point de vue pratique

Symptomes sévérité

avec INA

sans INA

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Sévérité

Durée

1ère dose

Jours pi

Méthodes de lutte: les antiviraux

La fabrication pour l’hémisphère nord

Répartition en seringues et flaconsConditionnement

Vaccin trivalent

CONTRÔLES

CONTRÔLES

CONTRÔLES

Vaccin vracMonovalent

A/H3N2

Vaccin vracMonovalent

A/H1N1

Vaccin vracMonovalent

B

Vaccin grippemélange des 3 vaccins vracs monovalents

Culture virale sur œufs embryonnésfévrier

Setembre

Et les vaccins????

• Défi numéro 1: préparer un vaccin sur œuf de poule avec un virus hautement pathogène

• Défi numéro 2: avoir un vaccin efficace

Essais cliniques avec un prototype

• Défi numéro 3:raccourcir le délai de fabrication et d’enregistrement (4 mois en étant optimiste)

• Défi numéro 4: fabriquer le nombre de doses nécessaires

• Capacité actuelle de production 300 000 000 de doses pour un peu plus de 6 milliards d’individus

Défi 1 : vaccin sur œuf de poule avec virus hautement pathogène pour le poulet

• Atténuation des souches par génétique inverse

= manipulations des gènes ---> réassortants avirulents pour les œufs

(suppression d’acides aminés basiques dans le site de clivage de l’HA)

Semence virale H5N1 avec « ossature » de type A/PR8

Etape essentielle du développement des vaccins pandémiques

Défi 2 : essais cliniques avec un prototype

• Essai phase 1 aux Etats Unis

• 451 adultes sains de 18 à 64 ans

• 5 groupes : 90, 45, 15 et 7,5 mcg + placebo

• 2 doses à 28 jours d’intervalle

• = effets indésirables minimes

• Anticorps protecteurs• 90 mcg : 58 %

• 45 mcg : 43 %

• 15 mcg : 22 %

• 7,5 mcg : 9 %

• Placebo : 0%

• un essai en France avec vaccin adjuvé donnerait de meilleurs résultats

Défi 3 : raccourcir le délai de fabrication et d’enregistrement

• Délai de fabrication : incompressible

• Délai d’enregistrement : étude clinique minimale

(discussion avec les autorités de santé)

= 4 mois en étant optimiste

Défi 4 : fabrication des doses nécessaires

• Capacité mondiale actuelle de production :

• 300 millions de doses

• Si une dose seulement nécessaire, il faudrait

• 450 millions pour l’Europe

• 6,5 milliards pour le monde

---> Augmentation des capacités de production nécessaire (passe par l’augmentation de production du vaccin saisonnier annuel)

= Défi considérable pour les producteurs

Conclusion

• Grippe aviaire = zoonose à ce jour

• Risque réel mais non avéré

• Intérêt de la lutte au lieu d’émergence

• Plans de lutte nationaux pour

• Eviter la pandémie

• Retarder la pandémie

• Diminuer l’impact sur la population