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Épidémies : de l’animal à l’Homme

Publié en ligne le 23 février 2022 - Environnement et biodiversité - Écologie
Voir aussi la première partie de cet article : Épidémies et pandémies : une longue histoire

Comment sont apparues les épidémies et pandémies passées, et comment sont nés les agents infectieux, bénins ou virulents, avec lesquels nous vivons ? Ces émergences et pandémies, qui peuvent être catastrophiques comme peuvent l’être volcans et séismes, font aussi partie de la vie. Les écosystèmes ne sont en effet pas immuables et l’Homme en fait partie. S’il les modifie parfois profondément, ce n’est pas nécessairement néfaste du point de vue environnemental ou sanitaire. Mais les connaissances scientifiques acquises lui permettent maintenant de mieux comprendre les conséquences de ses actions, de les mesurer et d’envisager des solutions possibles.

Le livre et la vraye hystoire du bon roy Alixandre, enluminure anonyme (c.1420-1425)
Licence CC-BY-2.0, cliché Per Se/Flickr

Un virome pour chaque espèce, de fréquents sauts de la barrière d’espèce

La grande majorité des pathogènes émergents sont des virus, et plus particulièrement des virus dont le génome est constitué d’ARN [1]. Loin d’être systématiquement des ennemis étrangers, des aliens néfastes, les virus sont d’abord consubstantiels à la vie. Leurs mécanismes de réplication se retrouvent dès l’ère proto-cellulaire de la biologie, et certains d’entre eux constituent une part non négligeable de notre génome. Leur généalogie est étroitement imbriquée dans l’arbre généalogique des espèces, et chaque espèce vit accompagnée d’un « virome » constitué de très nombreuses espèces virales dont la plupart sont commensales, c’est-à-dire qu’elles vivent et se multiplient habituellement dans leur hôte sans être pathogènes [2]. Si le virome du chimpanzé est assez proche de celui de l’Homme [3], les viromes d’espèces plus lointaines comme celui des chiroptères (chauves-souris) présentent des caractéristiques qui sont à la fois propres à l’espèce et en lien avec son mode de vie et son écologie particulière [4].

En raison de leur cycle de multiplication très rapide, ces virus peuvent évoluer beaucoup plus rapidement que leurs espèces hôtes selon trois types de mécanismes : accumulation de mutations ponctuelles, échange de morceaux de génomes entre virus et « sauts de la barrière des espèces » (voir encadré ci-dessous).

Les mécanismes de l’évolution virale


L’évolution des virus repose essentiellement sur trois types de mécanismes :

  1. l’accumulation progressive de mutations ponctuelles dans le génome (responsable notamment de la dérive antigénique des virus grippaux et de l’apparition des variants du SARS-CoV-2) ;
  2. les échanges de morceaux de génomes entre virus lors de co-infections, par recombinaisons et réassortiments (un réassortiment est un échange de segments entiers entre des souches de virus dont le génome est segmenté, alors qu’une recombinaison est une opération de « copier-remplacer » qui substitue un morceau de taille quelconque entre deux virus dont le génome est non segmenté) ;
  3. les échanges de virus entre espèces hôtes, aussi appelés « sauts de la barrière d’espèce ».

Ce dernier événement, souvent qualifié de spillover (ou débordement) est fréquemment accompagné des deux premiers (modifications génétiques), qui peuvent le favoriser ou le faciliter. Par conséquent beaucoup de virus émergents sont de nouveaux virus combinant des morceaux de génome issus de plusieurs virus. Ainsi le virus pandémique grippal A/H1N1 de 2009 n’existait pas avant 2009 ou 2008. Il est né lors du dernier réassortiment qui a fini par réunir les huit segments qui composent son génome.

Les populations humaines sont continuellement exposées à une large diversité d’agents pathogènes [5]. Les sauts de barrière d’espèce sont probablement assez fréquents [1, 6], mais cette origine zoonotique n’est bien documentée que depuis les années 2000 grâce à l’avènement des nouveaux outils d’analyse génétique.

L’occurrence de ces événements est favorisée par la fréquence et la proximité des contacts (nombre et concentration des individus donneurs et receveurs, habitudes de vie). Ainsi, si un virus provient du porc ou de la volaille, les premières personnes atteintes seront celles qui côtoient ces espèces, soit par leur profession, soit en visitant des lieux où ces espèces sont présentes. Ensuite les propriétés intrinsèques de l’agent (pouvoir pathogène, voire létalité et contagiosité) ainsi que l’efficacité des brassages (nombre de rencontres d’un sujet infecté) peuvent contribuer au potentiel pandémique.

Des « débordements » souvent sans suite, et des agents zoonotiques « ordinaires »

Les sauts de la barrière d’espèce demeurent le plus souvent sans issue, des « culs-de-sac » épidémiologiques, car dans la nouvelle espèce hôte, ces virus sont souvent incapables de se transmettre efficacement entre individus [1, 5]. Citons quelques exemples (non exhaustifs) d’infections humaines d’origine zoonotique qui à ce jour n’ont pas donné lieu à des pandémies.

Infections par les virus influenza d’origine animale

Chaque année on recense quelques dizaines de cas humains d’infection par des virus influenza (virus de la grippe) d’origine animale. En travaillant dans des élevages, ou bien en visitant des foires agricoles, des marchés de volailles vivantes, des personnes sont infectées par des virus influenza porcins [7, 8] ou aviaires [9]. Beaucoup plus rarement (deux à trois fois par siècle), ces cas humains de nature zoonotique sont à l’origine d’une nouvelle pandémie. Par comparaison, environ un milliard de personnes sont infectées chaque année par des virus grippaux saisonniers humains qui proviennent d’autres personnes infectées. Contrairement à une opinion assez répandue, liée à une confusion avec la pandémie grippale de 2009 qui est née chez le porc (voir ci-après), il n’y a pas eu (chez l’Homme) de pandémie à virus influenza aviaire au début des années 2000. En revanche, il y a bien chez les oiseaux une panzootie d’influenza aviaire (à virus H5N1 puis H5N8), dont plusieurs vagues ont atteint les oiseaux sauvages et domestiques d’Europe ou du continent américain [10]. Et depuis le début des années 2000 ont été recensés quelques centaines de cas humains d’infection par des virus influenza aviaires, H5N1 ou H7N9 : au total environ 2 500 cas sur une quinzaine d’années, dont 1 100 morts. Ces virus ne se transmettent pas entre individus, il ne s’agit donc pas d’une pandémie.

Lassa, Nipah, etc. : nombreux exemples d’infection humaine par des virus animaux

Parmi les nombreux autres exemples de cas humains d’infection par des virus animaux figurent les herpesvirus et poxvirus (monkeypox) de primates [11, 12], le coronavirus MERS provenant du chameau mais dont l’hôte primordial est un chiroptère (chauve-souris), les hantavirus et les virus de la fièvre de Lassa en provenance de rongeurs, les virus Ebola, le virus West-Nile et de très nombreux virus « exotiques » responsables d’infections humaines (Chikungunya, Nipah…). Le virus Nipah a été identifié lors d’une épidémie qui, en 1998-99 en Malaisie, avait causé plus de cent cas mortels chez l’Homme [13]. L’hôte primordial du virus est constitué par plusieurs espèces de chiroptères frugivores du genre Pteropus, mais le virus a d’abord causé une épidémie d’infections respiratoires et d’encéphalites chez le porc avant de se transmettre à l’Homme. Ce cas est souvent cité comme emblématique du rôle néfaste de l’élevage [14]. En réalité, les infections humaines à virus de Nipah (plus de 600 cas depuis 1998, dont 380 morts) se produisent souvent dans une zone géographique appelée « Nipah belt » qui concerne essentiellement l’Inde et le Bangladesh [15]. L’épidémiologie de Nipah demeure encore mal comprise, mais le plus souvent il n’y a pas d’hôte intermédiaire. Les personnes s’infectent en consommant du jus de palmier-dattier contaminé par des urines ou des excréments de chiroptères et la fréquence des épidémies semble corrélée aux fluctuations de la prévalence du virus dans les populations de chauves-souris [16].

Les agents zoonotiques « ordinaires »

Certains agents pathogènes peuvent être qualifiés d’agents zoonotiques « ordinaires », dans le sens où des transmissions de l’animal vers l’Homme se produisent quotidiennement. C’est le cas de la rage, dont meurent chaque année des dizaines de milliers de personnes [17] à la suite de morsures d’animaux infectés, lesquels constituent donc le réservoir permanent du virus. C’est aussi le cas des arthropod-borne viruses (arbovirus, ou virus transmis par des arthropodes, notamment tiques et moustiques), parmi lesquels la dengue, la fièvre jaune, chikungunya et Zika. Il est généralement admis que les arbovirus sont issus d’un réservoir constitué par les primates sauvages (cas de la dengue ou de la fièvre jaune) ou d’autres vertébrés y compris des oiseaux (virus West Nile), mais certains de ces virus pourraient avoir pour origine et pour « réservoir » les espèces d’arthropodes considérées comme leurs vecteurs [18]. L’épidémiologie de ces arbovirus n’implique en aucun cas des espèces animales domestiques et leur transmission à l’Homme ne requiert pas nécessairement la proximité immédiate du réservoir ni des contacts fréquents.

Le Nourrissage des poules, Évariste Carpentier (1845-1922)

Les cas ci-dessus représentent quelques degrés au sein du continuum qui va de quelques cas sporadiques jusqu’à l’épidémie localisée voire régionale. Ils n’atteignent toutefois pas le degré pandémique, en raison d’une transmission interhumaine inexistante ou rare, ou bien parce que le vecteur n’est pas présent sur toute la planète.

De l’étincelle à l’incendie

Mais lorsque l’agent devient capable de se transmettre entre les individus de la nouvelle espèce hôte, il se trouve alors face à un territoire vierge, sans aucune défense immunitaire, ce qui peut conduire à une flambée épidémique ou à une pandémie. La flambée est parfois trop violente pour se maintenir durablement. C’est le cas des épidémies d’Ebola : la courte période d’incubation de la maladie et son taux de mortalité très élevé (50 à 90 %) conduisent à la mise en place de mesures d’urgence qui peuvent suffire à stopper l’épidémie. Ce fut aussi le cas en 2003 du SRAS (syndrome respiratoire aigu sévère, SARS en anglais) causé par un coronavirus (SARSCoV), responsable d’environ 8 000 cas d’infection dont 800 morts : seules les personnes symptomatiques diffusaient le virus ce qui a permis – de justesse – d’éteindre l’épidémie par l’isolement strict des personnes infectées [19].

Le réassortiment crée de nouveaux virus grippaux

Les pandémies grippales illustrent l’importance dans l’évolution virale du réassortiment, un phénomène qui se produit chez des virus dont le génome est segmenté (composé de plusieurs segments indépendants : influenzavirus, bunyavirus, reovirus, rotavirus, etc.). Le génome des virus influenza A est constitué de huit segments d’ARN. Lorsqu’une cellule est infectée simultanément par deux virus, l’assemblage viral qui produit les particules virales ne distingue pas les segments issus du virus A et ceux issus du virus B, générant une multitude de réassortants (théoriquement 28=256 possibilités). Or les co-infections sont fréquentes dans le réservoir des virus influenza constitué par les oiseaux aquatiques sauvages [20].

Circé et les amis d’Ulysse (détail), Briton Rivière (1840-1920)
Tirée de L’Odyssée, cette scène évoque la magicienne Circé qui transforme les compagnons d’Ulysse en porcs. Ulysse échappe à l’envoûtement grâce à l’herbe magique fournie par Hermès, et il parvient à faire libérer ses compagnons.

Elles le sont aussi chez le porc, lequel a la particularité de pouvoir être infecté non seulement par des virus influenza porcins, mais aussi par des virus aviaires et les virus grippaux humains. C’est chez le porc qu’est né le virus A(H1N1) de 2009 : le séquençage du virus et les comparaisons de séquence ont rapidement identifié ses plus proches parents (les séquences antérieures les plus proches). Sur les huit segments du génome viral, trois provenaient de virus porcins américains, deux de virus porcins eurasiatiques, deux de virus aviaires américains, et un du virus grippal saisonnier humain H3N2 [21]. Plusieurs événements successifs de réassortiment entre ces différents virus, échelonnés sur une période d’au moins dix ans et « passant sous les radars » dans les élevages de porcs peu surveillés, ont abouti au génome mosaïque de ce virus complètement nouveau qui s’est facilement installé dans la population humaine pour y devenir endémique [22, 23]. Le rôle du porc, bien documenté dans la genèse du virus de 2009, est aussi fortement suspecté dans l’émergence des virus grippaux pandémiques de 1957 et 1968 [23].

Des spillovers anciens à l’origine de maladies désormais endémiques

Plusieurs virus endémiques ont pour origine un spillover (débordement) ancien. Parmi les principaux agents pathogènes qui sont endémiques chez l’Homme, ou que l’on peut qualifier aujourd’hui de « strictement humains », la majorité proviendrait des animaux [24], ces derniers étant des animaux domestiques, des animaux non domestiques vivant à proximité de l’Homme (rongeurs par exemple), ou des animaux sauvages. Ces émergences il y a quelques décennies ou quelques siècles ont probablement été suivies de vagues pandémiques que l’histoire a oubliées.

Ainsi l’isolement récent en Ouganda, chez des chauves-souris (Hipposideridae) d’un virus apparenté à celui de la rubéole suggère l’origine zoonotique de ce dernier [25]. Il en est de même du virus de la rougeole, qui aurait pour origine le virus de la Rinderpest (peste bovine) [26]. C’est probablement aussi le cas des quatre coronavirus endémiques humains, responsables de rhumes bénins, qui étaient connus avant la pandémie de Covid-19. Deux d’entre eux auraient émergé il y a plusieurs siècles en provenance de chauves-souris, probablement via une étape d’adaptation chez un hôte intermédiaire constitué pour l’un d’eux par les camélidés [27, 28] selon un scénario semblable à celui du MERSCoV actuel. Un troisième, ayant pour origine le coronavirus bovin, aurait émergé en 1889, causant la pandémie de « grippe russe » qui jusqu’à présent était attribuée à un virus influenza [29].

Les nombreuses émergences de coronavirus, les SARS

Les coronavirus figurent en tête parmi les exemples de sauts de barrière d’espèce. On en connaît un grand nombre chez les animaux d’élevage ou de compagnie (bovins, félins, porcins, aviaires…) [30], et il en existe une grande diversité dans la faune sauvage, chez des chiroptères, des petits rongeurs, des carnivores ou encore des oiseaux [30, 31]. Plusieurs coronavirus issus de chiroptères se sont installés durablement dans d’autres espèces, dont le porc, pour y devenir endémiques ou causer des flambées épidémiques [32]. Mais c’est l’épidémie de SARS de 2003 qui a éveillé l’intérêt pour l’étude des coronavirus. Les premiers cas de SARS ont été identifiés en novembre 2002 dans la province chinoise de Guangdong, chez des personnes ayant des contacts avec des animaux sauvages [19]. Cela a guidé les recherches du virus progéniteur (le virus parental le plus proche), et dès les premiers mois de l’épidémie, les chercheurs chinois ont retrouvé le virus chez des civettes du palmier et des chiens viverrins dans un marché d’animaux vivants [33]. Cependant ces animaux ne constituaient pas l’hôte primordial du virus : plusieurs « SARS-related viruses » ont ensuite été isolés chez des chauves-souris [34] et ce n’est qu’en 2011-2012 qu’a été isolé le virus SARS « parental » chez des chauves-souris Rhinolophus sinicus [35].

Le virus SARS-CoV-2 apparu en 2019 a aussi pour origine des chauves-souris du genre rhinolophe [36]. Il a été démontré expérimentalement, ou observé sur le terrain, que de nombreuses espèces de mammifères carnivores peuvent être infectées : chat, furet, vison, hamster, chien viverrin … (ce dernier, le raccoon dog, est bien connu des enfants sous le nom japonais de tanuki).

Conclusion

Ainsi, à l’exception des virus pandémiques grippaux dont beaucoup sont nés chez le porc, la plupart des pandémies ou émergences récentes proviennent d’espèces sauvages, directement (sida, Ebola), ou après une adaptation préalable chez un hôte intermédiaire (SARS de 2003). Cela est vrai pour la majorité des pandémies ou émergences qui ont eu lieu dans les cent dernières années [5]. Ces espèces sauvages sont des primates (HIV), des rongeurs (Hantavirus), des chiroptères (Nipah, Ebola, plusieurs coronavirus), des oiseaux (West-Nile) voire peutêtre des arthropodes (certains arbovirus). Et l’Homme n’est pas la seule victime de ces épidémies : le virus Ebola fait aussi de nombreuses victimes parmi les grands singes [37].

La population mondiale a été multipliée par quatre entre 1920 et 2020, ce qui implique mathématiquement une densité de population accrue et l’accroissement de l’emprise humaine sur des territoires auparavant vierges. Cette croissance, accompagnée de meilleures conditions de vie, a aussi reposé sur une augmentation considérable des effectifs d’animaux que nous élevons pour leur viande ou leurs produits (lait et œufs). Toutes ces conditions sont de nature à accroître le risque de pandémies et d’épidémies. Mais parallèlement, la modernisation des élevages a considérablement amélioré leur statut sanitaire et réduit les risques sanitaires pour les consommateurs (que l’on pense à la brucellose, à la tuberculose, à la salmonellose, entre autres).

L’Homme fait partie des écosystèmes et ne peut vivre dans une bulle, complètement isolé du reste de la nature. Mais il doit aussi préserver les écosystèmes inexplorés, dont la richesse recèle aussi sa part de micro-organismes exotiques, potentiellement dangereux. Les incursions humaines dans des écosystèmes inexplorés, ainsi que l’élevage d’espèces sauvages, présentent toujours un certain risque de faire émerger de nouveaux agents infectieux. Nous vivons mieux qu’il y a quelques décennies, mais il importe de trouver un compromis pour réduire le risque épidémique et préserver les écosystèmes.

Références


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Publié dans le n° 338 de la revue


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L' auteur

Daniel Marc

Vétérinaire et chercheur en virologie dans l’unité Infectiologie et Santé publique (UMR1282, Nouzilly) de l’Institut (...)

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