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Épidémies et pandémies : une longue histoire

Publié en ligne le 16 février 2022 - Environnement et biodiversité -
Voir aussi la seconde partie de cet article : Épidémies : de l’animal à l’Homme

Une épidémie est définie, selon le Larousse, par le développement et la propagation rapide d’une maladie contagieuse, le plus souvent d’origine infectieuse, dans une population. On utilise le mot pandémie lorsque cette épidémie concerne plusieurs continents et une partie importante de la population mondiale. Épidémies et pandémies sont le plus souvent des événements rapides, mais une pandémie peut être composée de multiples épidémies plus ou moins espacées dans l’espace et dans le temps. Lorsqu’un agent infectieux circule de manière permanente dans une population, il est généralement qualifié d’endémique.

Si beaucoup de maladies sont connues depuis des siècles, leurs agents infectieux n’ont été identifiés que depuis la fin du XIXesiècle et pour la plupart au XXe siècle ; l’existence de virus (alors définis comme agents filtrables) n’a été démontrée que dans les années 1890 [1]. Le séquençage des génomes a commencé à la fin des années 1970, et ce n’est que depuis les années 2000 que les avancées techniques permettent d’établir les arbres généalogiques des microorganismes et de retracer leur parcours évolutif. Et parmi les maladies qualifiées d’émergentes, certaines le sont seulement parce que leur identification et celle de leur agent infectieux sont récentes ; elles existaient avant mais n’avaient pas été clairement identifiées. C’est, par exemple, probablement le cas des infections à virus Nipah, dont beaucoup de cas, encore actuellement, ne sont pas identifiés [2].

Des pandémies historiques

Les grandes épidémies et pandémies ne sont pas propres au XXIesiècle, ni même au XXe siècle, et il est utile de rappeler quelques événements qui ont laissé des traces dans l’histoire humaine. Nous ne parlerons ici que d’agents pathogènes de l’Homme ou des animaux, mais les flux d’agents pathogènes chez les plantes sont probablement encore plus vastes et plus complexes.

La Peste, Arnold Böcklin (1827-1901)

Peste et choléra

Peste et choléra, tous deux causés par des bactéries, ont été responsables de nombreuses pandémies qui ont marqué l’histoire et demeurent dans les mémoires collectives. Chacune a duré plusieurs années, voire quelques siècles. Ainsi la peste noire du XIVe siècle a persisté sous forme de grandes épidémies localisées, parmi lesquelles celle de Londres en 1665 évoquée par Daniel Defoe et celle de Marseille en 1720, liée au navire Le Grand Saint-Antoine. L’humanité a connu au moins trois pandémies de peste : la peste de Justinien (du VIe au VIIIe siècle), la peste noire (du XIVe au XVIIe siècle) et la peste moderne, née au XIXe siècle, au cours de laquelle Alexandre Yersin a découvert le bacille Yersinia pestis [3]. L’agent de la peste de Justinien et ceux des deux dernières pandémies sont des émergences distinctes et indépendantes d’un agent provenant de rongeurs [4, 5]. Les pandémies de peste ont aussi bénéficié des circonstances favorables liées aux populations des différentes espèces de rats et de puces [3]. Quant aux autres « pestes » qu’a répertoriées l’histoire (peste d’Athènes – 430-426 avant notre ère –, peste antonine au IIe siècle), il est probable qu’il s’agissait d’autres agents infectieux, parmi lesquels figurait peut-être la variole [6, 7].

Le choléra, qui est maintenant endémique dans de nombreux pays, a été responsable de six pandémies au cours du XIXe siècle, et nous sommes actuellement dans la septième [8]. La bactérie qui en est responsable, Vibrio cholerae O1 El Tor, s’est propagée à partir de la région du golfe du Bengale en trois vagues successives [9].

Grippes

Les grippes humaines existent probablement depuis longtemps et il est généralement admis [10] que chaque siècle connaît deux à trois pandémies grippales, causées par les virus influenza. La grippe espagnole de 1918-1919 a particulièrement marqué l’histoire. Directement ou indirectement, elle aurait entraîné environ cinquante millions de morts dans le monde, mais cent ans après, son bilan demeure encore difficile à établir [11]. N’oublions pas que l’agent infectieux responsable de la grippe humaine n’a été identifié qu’en 1933. Et depuis l’an 2000, nous connaissons la séquence génétique du virus influenza A(H1N1) de 1918, lequel a été entièrement reconstruit à partir de fragments isolés dans des échantillons histologiques et dans le cadavre d’une victime conservé dans le permafrost en Alaska [12].

La Famille, Egon Schiele (1890-1918)
Le peintre expressionniste autrichien meurt en 1918 de la grippe espagnole, laissant ce tableau inachevé. Trois jours auparavant, c’est également la grippe qui a emporté son épouse Edith, enceinte de six mois.

Depuis 1918, trois autres pandémies grippales ont touché l’humanité (la grippe asiatique A(H2N2) de 1957, la grippe de Hong-Kong A(H3N2) de 1968 et la grippe A(H1N1) de 2009), que l’on connaît raisonnablement bien. La pandémie à proprement parler correspond à la période nécessaire (un à deux ans généralement) pour que le virus infecte une majeure partie de la population humaine mondiale [10]. Après cette période, le virus ne disparaît pas ; il continue à circuler en permanence dans la population sous forme de grippes saisonnières, lesquelles sont responsables chaque année au niveau mondial de trois à cinq millions de cas sévères et entraînent un excès de mortalité de 300 000 à 600 000 décès [13]. Ainsi, aujourd’hui les deux principaux virus de la grippe saisonnière sont les virus pandémiques influenza A(H3N2) et A(H1N1), apparus en 1968 et 2009 respectivement, et l’on peut raisonnablement parier qu’un prochain virus grippal pandémique émergera dans le futur pour supplanter l’un des deux virus saisonniers actuels. Mais d’où viendra donc ce virus ? Les oiseaux aquatiques sauvages constituent un vaste réservoir qui héberge une très grande diversité de virus influenza, le plus souvent sans signes cliniques. Ces virus ne distinguent pas oiseaux sauvages et domestiques, aussi peuvent-ils facilement infecter des palmipèdes d’élevage, lesquels peuvent ensuite transmettre le virus à d’autres espèces d’élevage, notamment volailles et porcs. Les virus peuvent ensuite évoluer chez ces espèces domestiques, qui peuvent alors servir de tremplin pour infecter l’Homme : ainsi le virus A(H1N1) de 2009 est issu de plusieurs événements d’échanges entre virus qui se sont déroulés en une dizaine d’années chez le porc.

Sida et HIV

Le sida (syndrome d’immunodéficience acquise) est l’une des pandémies majeures du XXe siècle, avec aujourd’hui près de quarante millions de porteurs du virus VIH (virus de l’immunodéficience humaine, ou HIV, human immunodeficiency virus) et un cumul de 36 millions de morts [14]. La pandémie est due à la seule lignée M du virus HIV-1, qui a pour origine le VIS de chimpanzé (virus d’immunodéficience simienne, ou simian immunodeficiency virus, SIV). Une lignée est l’ensemble des descendants d’un membre fondateur unique. Mais on connaît maintenant plus de dix virus distincts responsables du sida : huit groupes de HIV-2 issus de macaques et quatre lignées de HIV-1 issues du chimpanzé ou du gorille. L’émergence de la lignée M du HIV-1 chez l’Homme remonte probablement au début du XXe siècle en Afrique. On n’en connaît évidemment pas les circonstances exactes, mais on peut imaginer la transmission du virus à des chasseurs, par des griffures, des morsures ou bien des blessures en découpant les carcasses. Ensuite sa circulation à bas bruit dans le continent africain et son explosion épidémique ont été favorisées par le développement des voies de communication et de transport ainsi que par les concentrations de population dans les grandes villes autour du fleuve Congo [15, 16, 17]. Les cas humains d’infection par les autres virus HIV (HIV-2 et autres lignées de HIV-1) sont relativement rares, mais ils résultent d’émergences distinctes dont certaines pourraient être récentes.

Autres épidémies

L’humanité a sans doute connu d’autres pandémies. Plusieurs agents infectieux qui sont désormais endémiques dans la population humaine (rougeole, rubéole, plusieurs coronavirus) ont émergé il y a quelques décennies, quelques siècles, voire quelques millénaires comme agents zoonotiques issus d’animaux sauvages ou domestiques. Ces émergences ont probablement été accompagnées de vagues pandémiques, mais l’histoire a peut-être tendance à les oublier rapidement [18]. Et de nombreuses maladies infectieuses humaines ont encore des origines mystérieuses ou trop anciennes, comme la tuberculose, l’hépatite B ou encore la variole [19]. Cette dernière était un redoutable fléau jusqu’à son éradication en 1978 [20].

Quelques épidémies quasiment oubliées restent nimbées de mystère, telles la suète (sweating sickness) au XVIe siècle [21] ou l’encéphalite de von Economo autour des années 1920 [22].

De nombreuses épidémies, pas seulement chez l’Homme

Outre les pandémies, l’histoire a aussi connu de nombreuses épidémies, plus localisées ou plus limitées. Citons notamment les récentes épidémies dues aux virus Chikungunya, Zika, WestNile, et aussi Ebola, dont les dernières éruptions ont causé des milliers de morts en République démocratique du Congo (2019-2020) et en Afrique de l’Ouest.

Mais les animaux aussi ont leurs épidémies et pandémies, que l’on nomme alors épizooties et panzooties (pour simplifier nous continuerons à utiliser les termes épidémies et pandémies). La plupart des agents infectieux sont très spécifiques de leur espèce hôte (un virus de porc reste chez le porc, un virus de volaille reste chez la volaille…), mais certains agents infectieux touchent plusieurs espèces et la plupart des agents ont la capacité de s’adapter et de « franchir la barrière d’espèce ».

Le Renard bleu-noir, Franz Marc (1880-1916)

De nombreuses infections touchent les animaux d’élevage, mais depuis quelques décennies, l’état sanitaire des élevages s’est considérablement amélioré en France et en Europe, grâce à des mesures nationales et internationales. Pendant longtemps, la tuberculose, la brucellose et la salmonellose ont présenté un danger pour la qualité sanitaire du lait, de la viande ou des œufs. Il y avait aussi chez les bovins et les porcs de très fréquentes épidémies de fièvre aphteuse [23], une maladie virale propre à ces espèces et qui n’atteint pas l’Homme. Toutefois, un contre-exemple est fourni par l’épidémie d’encéphalopathie spongiforme bovine (BSE, maladie de la vache folle) qui a dévasté l’élevage bovin au Royaume-Uni de 1986 à 2000, conduisant à l’abattage de millions d’animaux [24]. Il s’agit d’une « maladie à prion », consistant en la propagation d’une structure anormale d’une protéine qui est normalement exprimée par tous les mammifères. Les farines de viandes et d’os insuffisamment stérilisées, incorporées à l’alimentation des bovins, ont été responsables de la transmission explosive de l’encéphalopathie spongiforme bovine au Royaume-Uni. Plus grave, la consommation de viande contaminée a transmis la maladie à l’Homme, entraînant 229 cas humains, tous mortels, de « variant de la maladie de Creutzfeldt-Jakob » (dont 177 au Royaume-Uni et 26 en France) [25].

Si la densité des animaux en élevage est propice au développement des épidémies, il faut en contrepartie remarquer que ces élevages, au moins en Europe de l’Ouest et en Amérique du Nord, appliquent des règles et des contrôles d’hygiène stricts, ce qui garantit un meilleur statut sanitaire et réduit le risque, pour le consommateur mais aussi pour l’élevage lui-même.

Ainsi les élevages de volailles en bâtiments confinés, très nombreux en Europe, sont peu touchés par les épidémies de grippe aviaire, alors que les canards élevés en plein air ont été massivement infectés par les virus provenant d’oiseaux sauvages [26].

Enfin, ces maladies infectieuses ne touchent pas que les animaux d’élevage. Jusque dans les années 1980, la rage des renards était présente dans quasiment la moitié du territoire français [27]. En 1978, en quelques mois les chiens du monde entier ont été atteints par une gastroentérite hémorragique associée à une mortalité élevée [28], due à un virus probablement issu du chat [29], et au milieu des années 2010, les populations de lapins en Europe étaient dévastées par la maladie hémorragique due au virus RHDV2 [30].

Les nouveaux outils pour l’histoire des agents infectieux

Comme rappelé plus haut, la plupart des agents infectieux n’ont été identifiés qu’au XXe siècle. Après l’avènement de la biologie moléculaire dans les années 1960-70, les techniques de séquençage massif combinées aux méthodes bio-informatiques permettent désormais des études approfondies de phylogénétique. Cette discipline est en quelque sorte la généalogie fondée sur l’analyse des séquences génétiques. Parallèlement, des avancées technologiques permettent désormais d’extraire et de séquencer des ADN très anciens, y compris de périodes néanderthaliennes. Aussi est-il possible d’identifier des pathogènes dans des échantillons archéologiques (pulpe dentaire et moelle osseuse) et de séquencer tout ou partie de leurs génomes. Ainsi sont nées la génomique des anciens pathogènes et la paléomicrobiologie (voir encadré) dont les apports pour la compréhension de l’émergence des pandémies sont précieux.

Références


1 | Lecoq H, “Discovery of the first virus, the tobacco mosaic virus : 1892 or 1898 ?”, C R Acad Sci III, 2001, 324 :929-33.
2 | Hegde ST et al., “Using healthcare-seeking behaviour to estimate the number of Nipah outbreaks missed by hospital-based surveillance in Bangladesh”, Int J Epidemiol, 2019, 48 :1219-27.
3 | Vitaux J, Histoire de la peste, Presses universitaires de France, 2010.
4 | Bos KI et al., “A draft genome of Yersinia pestis from victims of the Black Death”, Nature, 2011, 478 :506-10.
5 | Wagner DM et al., “Yersinia pestis and the plague of Justinian 541-543 AD : a genomic analysis”, Lancet Infect Dis, 2014, 14 :319-26.
6 | Geoffroy AS, Diaz JP, “From the Antonine Plague to the Cyprian Plague : Scopes and consequences of global plagues in the Roman Empire in the 3rd century AD”, Rev Chilena Infectol, 2020, 37 :450-5.
7 | Littman RJ, “The plague of Athens : epidemiology and paleopathology”, Mt Sinai J Med, 2009, 76 :456-6.
8 | Clemens JD et al., "Cholera", Lancet, 2017, 390 :1539-49.
9 | Ramamurthy T et al., "Revisiting the Global Epidemiology of Cholera in Conjuction With the Genomics of Vibrio cholerae", Front Public Health, 2019, 7 :203.
10 | Taubenberger JK, Morens DM, “1918 Influenza : the mother of all pandemics”, Emerg Infect Dis, 2006, 12 :15-22.
11 | Spiney L, Pale Rider : The Spanish Flu of 1918 and How It Changed the World, Penguin Random House, 2017.
12 | Tumpey TM et al., “Characterization of the reconstructed 1918 Spanish influenza pandemic virus”, Science, 2005, 310 :77-80.
13 | Iuliano AD et al., “Estimates of global seasonal influenza-associated respiratory mortality : a modelling study”, Lancet, 2018, 391 :1285-300.
14 | Organisation mondiale de la santé (OMS), “HIV/AIDS, key facts”, mise à jour du 14 juillet 2021. Sur who.int
15 | Faria NR et al., “HIV epidemiology. The early spread and epidemic ignition of HIV-1 in human populations”, Science, 2014, 346 :56-61.
16 | Gryseels S et al., “A near full-length HIV-1 genome from 1966 recovered from formalin-fixed paraffin-embedded tissue”, PNAS, 2020, 117 :12222-9.
17 | Sharp PM, Hahn BH, “Origins of HIV and the AIDS pandemic”, Cold Spring Harb Perspect Med 1, 2011, a006841.
18 | Stanwell-Smith R, “Influenza pandemics – feared but also easily forgotten ?”, Perspect Public Health, 2019, 139 :210.
19 | Duchene S et al., The Recovery, Interpretation and Use of Ancient Pathogen Genomes, Curr Biol, 2020.
20 | Theves C et al., “The rediscovery of smallpox”, Clin Microbiol Infect, 2014, 20 :210-8.
21 | Heyman P et al., “Were the English sweating sickness and the Picardy sweat caused by hantaviruses ?”, 2014, Viruses, 6 :151-71.
22 | Tappe D, Alquezar-Planas DE, “Medical and molecular perspectives into a forgotten epidemic : encephalitis lethargica, viruses, and high-throughput sequencing”, J Clin Virol, 2014, 61 :189-95.
23 | Fleckinger R, « Évolution commentée de la fièvre aphteuse en France (1919-1991) », Bull Acad Vét de France, 1992, 65 :339-54.
24 | “UK BSE cases 1987 – 2000”, BBC News. Sur news.bbc.co.uk
25 | European Centre for Disease Prevention and Control, “Facts about variant Creutzfeldt-Jakob disease”, mise à jour 26 juin 2017. Sur ecdc.europa.eu
26 | Ministère de l’Agriculture et de l’Alimentation, « Influenza aviaire : point de situation fin janvier », 29 janvier 2021. Sur agriculture.gouv.fr
27 | Rotivel Y et al., “Human rabies prophylactics : the French experience”, Vaccine, 2003, 21 :710-5.
28 | Hoelzer K, Parrish CR, “The emergence of parvoviruses of carnivores”, Vet Res, 2010, 41 :39.
29 | Allison AB et al., “Role of multiple hosts in the cross-species transmission and emergence of a pandemic parvovirus”, J Virol, 2012, 86 :865-72.
30 | Camacho-Sillero L et al., “Monitoring of the novel rabbit haemorrhagic disease virus type 2 (GI.2) epidemic in European wild rabbits (Oryctolagus cuniculus) in southern Spain, 2013-2017”, Vet Microbiol, 2019, 237 :108361.

Phylogénétique et paléomicrobiologie


Le matériel génétique est constitué d’ADN ou d’ARN, qui sont de très grandes molécules linéaires composées de quatre « nucléotides » A, C, G et T (ou U pour l’ARN). En déterminer la séquence consiste à lire l’ordre dans lequel ces caractères sont alignés (AGGTACCGTT…). Pour schématiser l’analyse phylogénétique, on peut faire un parallèle avec un texte écrit, lequel est composé d’une bonne trentaine de caractères distincts (les 26 lettres de l’alphabet, les espaces et les ponctuations). Chaque recopiage du texte peut contenir des erreurs ponctuelles (des « mutations aléatoires »), qui vont s’accumuler au fur et à mesure des recopiages. Considérons la phrase « Longtemps je me suis douché de bonne humeur ». On y reconnaît l’incipit du roman de Proust, légèrement corrompu par une substitution (couché " douché), deux insertions et une délétion (heure " humeur). Pour peu que l’on ait pu observer l’évolution de cette phrase sur une période suffisamment longue, on pourra estimer la fréquence d’occurrence de chacune de ces erreurs. Réciproquement, un nombre observé d’erreurs permettra de déduire le temps qui a été nécessaire à leur accumulation, donc la date probable à partir de laquelle cette phrase a commencé à diverger de l’original. Deux ou plusieurs phrases corrompues permettront alors d’inférer la date de « leur plus récent ancêtre commun » (the most recent common ancestor, tMRCA).

Il sera plus facile de vérifier la validité des scénarios si l’on dispose de quelques séquences anciennes, ce qui est le cas avec des pathogènes dont le génome est un ADN (bactéries et virus à ADN). Toutefois le schéma reste valable si l’on ne dispose pas de séquences anciennes, ce qui est généralement le cas avec les virus à ARN, dont le génome se dégrade rapidement. Ce principe permet désormais de retracer les chemins d’évolution les plus probables pour de nombreux pathogènes et d’en reconstituer la genèse, moyennant des incertitudes plus ou moins larges. Il permet aussi d’enrichir l’histoire de l’humanité en y ajoutant celle des grandes épidémies [1, 2].

Références
1 | Duchene S et al., “The Recovery, Interpretation and Use of Ancient Pathogen Genomes”, Curr Biol, 2020, 30 :R1215-31
2 | Spyrou MA et al., “Ancient pathogen genomics as an emerging tool for infectious disease research”, Nat Rev Genet, 2019, 20 :323-40.


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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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