Grippe : la mécanique des pandémies

LA SCIENCE DANS SES MOTS / La date exacte de la première pandémie de grippe n’est pas connue bien que plusieurs historiens ont suggéré l’année 1510 comme étant la plus ancienne documentation d’une pandémie basée sur des critères cliniques fiables (maladie respiratoire fébrile à début abrupt avec dissémination rapide dans tout l’ancien monde). Depuis les 500 dernières années, plusieurs pandémies grippales ont été répertoriées dont quatre depuis le début du XXe siècle (voir la figure ci-dessous). De nombreuses découvertes médicales sont apparues en parallèle et ont pu modifier le cours des dernières pandémies à savoir l’identification des virus influenza et la découverte des antibiotiques dans les années 1930, le développement des vaccins influenza inactivés dans les années 1940 et le premier traitement antiviral spécifique (amantadine) en 1964.
Pandémies de grippe depuis 1510. La ligne du temps indique les probables pandémies d’influenza au cours de l’histoire de l’humanité. Les sous-types viraux connus associés aux pandémies et les principaux développements technologiques sont respectivement indiqués en-dessous et au-dessus de la ligne du temps.

La pandémie de 1918-19 (grippe espagnole, dont on souligne le centenaire cette année) demeure la plus dévastatrice étant responsable de 20 à 40 millions de décès, soit un taux de létalité de 1 à 3 %. Son surnom provient du fait que seule l’Espagne, pays neutre durant la première guerre mondiale, ne censurait pas les informations sur cette pandémie. Elle a été causée par un virus H1N1 provenant de Chine dont les descendants viraux circulent encore de nos jours notamment chez l’humain et le porc. Des avancements technologiques dont la polymerase chain reaction (PCR) et la génétique inverse ont permis de reconstituer le virus de la grippe espagnole en 2005 à partir de cadavres inuits et norvégiens. Bien que ce soit un virus possédant une forte virulence intrinsèque, des spécimens d’autopsie ont aussi révélé la contribution majeure des surinfections bactériennes au niveau de la mortalité exceptionnellement élevée.

En 1957, le virus H1N1 circulant a été remplacé par un virus H2N2 originaire de Chine (grippe asiatique). La mortalité associée à cette pandémie a été de 1-4 millions de décès avec un taux de létalité de l’ordre de 0,4%. Le virus H2N2 a ensuite été remplacé par un virus H3N2 lors de la pandémie de Hong Kong de 1968 qui a causé 1-2 millions de décès. Par la suite, le virus H1N1 est réapparu en 1977 sans évidence d’évolution moléculaire depuis les années 1950 ce qui s’expliquerait par une fuite en provenance d’un laboratoire russe (cet événement n’est pas considéré comme une pandémie). La dernière pandémie remonte à l’avènement de la grippe porcine en 2009 (rebaptisée grippe H1N1). Ce virus H1N1 a des origines à la fois aviaires, porcines et humaines ; son hémagglutinine (principale protéine à la surface du virus et qui se fixe aux récepteurs de la cellule) s’apparente à celle du virus de la grippe espagnole de 1918-19.

Ce point explique la protection relative des individus âgés de plus de 55 ans au moment de la pandémie et qui avaient survécu au virus H1N1 circulant entre 1918 et 1957 ainsi que le taux de décès relativement faible de cette pandémie se situant dans la fourchette de la mortalité observée lors d’épidémies annuelles soit entre 250 000 à 500 000 décès. À l’heure actuelle, les souches de virus influenza circulantes comprennent 2 virus de type A (sous-types H1N1 et H3N2) et 2 virus de type B (lignées Yamagata et Victoria).

Rebrassage des gènes

Le mécanisme principal à la base des pandémies grippales repose sur le principe du réassortiment génétique entre diverses souches de virus influenza (voir la figure ci-dessous). Ce processus implique la co-infection d’une cellule épithéliale respiratoire par deux virus influenza différents. Étant donné la nature segmentée du génome viral, il peut alors se produire un échange de segments entre les deux virus ce qui peut engendrer un nouveau virus à potentiel pandémique. On pense que ce phénomène de réassortiment génétique entre un virus aviaire et un virus humain, par exemple, se produit principalement chez le porc qui possède les récepteurs pour les deux types de virus. Ce mécanisme serait impliqué dans la genèse des grippes asiatique (1957), de Hong Kong (1968) et porcine (2009).

Réassortiment des virus influenza humains et aviaires résultant en la pandémie de grippe asiatique (1957-58). La souche pandémique H2N2 contient 3 segments (gènes) soit HA, NA et PB1 provenant d’une souche aviaire H2N2 et les 5 autres segments provenant de la souche humaine circulante H1N1.

D’un autre côté, la grippe espagnole de 1918-19 résulterait d’un mécanisme différent, soit le passage direct d’un virus aviaire à l’homme suite à quelques mutations adaptatives, notamment au niveau du site de liaison au récepteur de l’hémagglutinine virale. Évidemment, on ne connait pas les circonstances exactes menant à l’émergence des virus pandémiques mais tous ces virus ont acquis à un moment donné la capacité de se reproduire efficacement dans les cellules humaines. Plusieurs virus pandémiques du dernier siècle sont d’origine asiatique (à l’exception du virus pandémique de 2009 qui provenait du Mexique) en raison, notamment, de la circulation quasi-continue des virus influenza dans les régions semi-tropicales, de la densité importante des populations humaines et d’oiseaux sauvages et domestiques (poulets) et des contacts fréquents entre ces deux populations dans un contexte d’élevage ou de marchés urbains (wet markets).

La prochaine pandémie…

Nous pouvons tirer certaines conclusions à partir des données historiques des dernières pandémies:

  • L’épicentre à l’origine de la plupart des pandémies se situe en Asie (à l’exception de la pandémie de 2009);
  • Les pandémies comportent souvent une première vague annonciatrice moins intense et moins sévère;
  • Les populations à risque peuvent varier mais comprennent souvent les adultes par ailleurs sains et
  • La majorité des pandémies (à l’exception peut-être de la pandémie de 1918) résulte d’un réassortiment génétique entre une souche humaine et une souche aviaire ou porcine.

La prédiction de la prochaine souche pandémique s’avère un exercice périlleux même pour un virologue expérimenté! De fait, personne n’avait prédit que la dernière pandémie en 2009 aurait comme origine un virus porcin en provenance du Mexique… Néanmoins, deux écoles de pensée s’affrontent quant au prochain virus pandémique. D’une part, certains prétendent qu’il faut regarder du côté des virus aviaires de type H5N1 ou H7N9 déjà à l’origine d’infections humaines en Asie et qui pourraient s’adapter ou effectuer un réassortiment avec une souche humaine circulante.

Les détracteurs de cette théorie avancent qu’il serait peu probable qu’un tel phénomène se produise surtout pour le virus H5N1 qui circule en Asie depuis au moins 15 ans sans évidence d’adaptation chez l’humain. L’autre école de pensée fait appel au phénomène de restriction des sous-types infectant l’humain à des cycles de H1-H2-H3 essentiellement. Ainsi, selon cette théorie, le prochain virus pandémique serait un H2Nx. De toute façon avec l’influenza, mieux vaut se préparer à toute éventualité…

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«La science dans ses mots» est une tribune où des scientifiques de toutes les disciplines peuvent prendre la parole, que ce dans des lettres ouvertes ou des extraits de livres.