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Virologie

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La dengue Volume 2, numéro 3, Mai-Juin 1998

La dengue est une maladie virale en pleine expansion. Avec une augmentation du nombre d'épidémies dans la plupart des régions subtropicales et intertropicales du globe terrestre et une recrudescence des formes hémorragiques mortelles, sa surveillance et son étude sont devenues des priorités pour les organismes de santé publique. Selon l'Organisation mondiale de la santé, plus de 100 millions de personnes sont atteintes par cette maladie chaque année, environ 500 000 personnes sont hospitalisées et plus de 20 000 en meurent, principalement des enfants [1].

Classification

Le virus de la dengue (DEN), responsable de la maladie, est transmis à l'homme par les moustiques du genre Aedes. Il appartient à la famille des Flaviviridae qui regroupe trois genres basés sur des similitudes en termes de morphologie des virions, d'organisation génomique et de stratégie de réplication de l'ARN : les flavivirus, les pestivirus et les hépacivirus [2]. Ces trois genres possèdent des propriétés biologiques différentes et ne présentent pas de réactions sérologiques croisées. Le virus DEN comporte quatre sérotypes (DEN-1 à DEN-4). Il appartient au genre flavivirus, qui comprend plus de 68 membres, classés en 8 complexes principaux sur la base de leur réactivité sérologique [3].

Structure et composition du virus

Comme les autres flavivirus, le virus DEN est constitué d'un génome d'ARN simple brin de polarité positive d'environ 11 kb, entouré d'une capside de 30 nm de diamètre [4]. Cette nucléocapside est elle-même recouverte d'une enveloppe lipidoprotéique. Le virion mature a l'aspect d'une particule sphérique lisse d'environ 50 nm de diamètre (figure 1) [5].
La majeure partie du génome consiste en un seul cadre de lecture ouvert qui code pour une polyprotéine d'environ 3 400 acides aminés comprenant l'ensemble des protéines virales (figure 2) [6].
Les virions matures contiennent trois protéines structurales. La protéine de capside C d'environ 13 kDa, composant structural unique de la capside de symétrie icosaédrique, s'associe à l'ARN viral lors de l'encapsidation. La nucléocapside ainsi formée est entourée d'une enveloppe composée de la protéine d'enveloppe E (50-60 kDa) et de la protéine de membrane M (7-8 kDa) associées aux lipides provenant de l'hôte cellulaire.
Les virions immatures intracellulaires contiennent également la protéine prM (19-20 kDa), précurseur de M, associée en hétérodimère à la protéine E.

Les protéines structurales C, prM/M et E du virion sont codées à l'extrémité 5' du génome viral suivies des 7 protéines non structurales, dans l'ordre NS1, NS2a, NS2b, NS3, NS4a, NS4b, NS5 (figure 2). Les fonctions de certaines protéines non structurales ne sont pas encore clairement établies. Des comparaisons de séquences et des analyses biochimiques suggèrent que NS3 est probablement trifonctionnelle et possède des activités de protéase, d'hélicase et d'ARN triphosphatase [7-9]. Une activité ARN polymérase ARN-dépendante a été montrée in vitro pour la protéine NS5 [10]. Enfin, il semblerait que la glycoprotéine NS1 sous sa forme intracellulaire puisse jouer un rôle au niveau de la réplication virale [11], tandis que les formes présentes à la surface des cellules infectées ou sécrétées dans le milieu de culture pourraient être impliquées dans d'autres étapes du cycle viral [12].

Le cycle viral

Le cycle viral des flavivirus a été étudié in vitro. Le virus DEN, comme la plupart des flavivirus, peut se répliquer dans un grand nombre de cellules en culture, provenant de mammifères ou d'insectes. Le cycle viral comprend plusieurs étapes, dont l'adsorption et la pénétration du virion dans la cellule, la réplication du génome viral, la synthèse et la maturation des protéines virales, et la formation et le relargage des virions. Ses premières étapes, la fixation et la pénétration du virion dans la cellule, restent à l'heure actuelle très mal connues puisqu'aucun récepteur spécifique du virus de la dengue et des flavivirus en général n'a pu être identifié [13, 14]. Après pénétration et décapsidation du virus dans la cellule hôte, l'ARN génomique est répliqué en un brin complémentaire de polarité négative qui peut alors servir de matrice pour l'amplification des brins positifs qui sont traduits ou encapsidés [15, 16]. La traduction est initiée au premier codon AUG de l'ARN génomique et les protéines virales résultent de clivages co- et post-traductionnels de la polyprotéine virtuelle codée par l'unique cadre de lecture ouvert du génome. La morphogenèse des particules virales se produit principalement en association avec les membranes intracellulaires [5]. Les particules virales acquièrent leur enveloppe au sein des membranes du réticulum endoplasmique. Elles migrent ensuite du réticulum endoplasmique vers l'appareil de Golgi, par un mouvement périphérique, dans des vésicules de transport qui vont fusionner avec la membrane plasmique pour libérer les virions [15, 17].

Épidémiologie

Le virus

Les quatre sérotypes du complexe de la dengue ont des distributions géographiques diverses. Un ou plusieurs sérotypes peuvent se retrouver à l'état endémique en un même lieu géographique alors appelé zone d'hyper-endémie. En termes de gravité de la maladie, aucun sérotype n'a pu être incriminé plus qu'un autre. Les taux de variations à l'intérieur d'un même sérotype peuvent être au plus de 10 % pour les nucléotides et de 4 % pour les acides aminés [18]. Lors d'épidémies où un seul sérotype est présent, il est possible d'isoler des souches plus ou moins virulentes, qui sont corrélées à des degrés différents de gravité dans la maladie [19-22]. Des variants, sélectionnés au niveau des quasi-espèces virales, pourraient être à l'origine de l'émergence de virus plus virulents [23]. Cependant, aucune relation entre la structure moléculaire et la sévérité de la maladie n'a jusqu'à présent été mise en évidence. Les bases moléculaires de la virulence demeurent donc toujours inconnues.

Le vecteur

Le principal vecteur, Aedes aegypti, est un moustique domestique urbain. Ses œufs sont relativement résistants à la dessiccation et ses larves se développent dans des petites zones d'eau stagnante près des habitations rurales ou urbaines. Il est le plus efficace des moustiques vecteurs. Cependant, il peut être remplacé par d'autres Aedes tels que Aedes albopictus qui sévit essentiellement en régions rurales, Aedes polynesiensis et Aedes scutellaris qui sont présents dans les îles du Pacifique et Aedes niveus qui est responsable de la transmission dans certaines zones forestières [24]. Dans les zones tropicales à forte densité de population, le moustique est présent tout au long de l'année. Des épidémies peuvent survenir lors de l'introduction d'un nouveau type viral dans des zones tropicales moins peuplées ou pendant l'été dans des régions tempérées lorsque le nombre de moustiques augmente. L'apparition des formes hémorragiques graves de la maladie survient essentiellement dans les zones d'hyper-endémie. L'importante distribution du virus DEN dans le monde est liée tout d'abord à la résurgence du moustique Aedes aegypti qui s'est adapté aux importants changements de comportements humains survenus depuis la seconde guerre mondiale, tels que l'explosion démographique et l'accroissement des zones urbaines dans les régions tropicales et la construction de routes ou de barrages. L'augmentation du trafic aérien et l'expansion du tourisme et du commerce international vers les zones endémiques ont également permis une dissémination très large et rapide du virus [25].
L'hôte

Certains facteurs de l'hôte sont importants pendant l'infection. L'installation de la maladie et sa sévérité dépendent de l'état d'immunité de l'hôte, de son patrimoine génétique, de son sexe, de son âge et de son état nutritionnel. Il n'existe cependant pas de règles générales pour que ces différents facteurs soient corrélés avec les formes graves de la maladie. Lors de certaines épidémies, et donc pour un type de virus particulier, il a été montré que certaines populations sont plus sensibles à l'infection virale que d'autres [26]. Une étude menée en Thaïlande entre 1962 et 1977 suggère que les personnes de sexe féminin développent des symptômes plus graves [27]. L'âge est également un facteur important. Les personnes développant les formes graves de la maladie sont essentiellement les enfants de moins de 14 ans [28-30]. Enfin, il existe une association nette entre un bon état nutritionnel chez l'enfant et un risque accru de présenter les formes graves de la maladie [31].

Les manifestations cliniques

Les manifestations cliniques de la dengue sont variées. L'infection conduit généralement à des formes asymptomatiques (figure 3). Dans les cas symptomatiques, trois syndromes classés selon leur gravité croissante sont reconnus : la fièvre classique de dengue, la fièvre hémorragique de dengue (FHD) et le syndrome de choc (SCD).

La fièvre de dengue classique

La fièvre de dengue classique est la forme la plus courante de la maladie. L'incubation dure 5 à 8 jours en moyenne. Le début de la maladie, précédé ou non de prodromes (céphalées, courbatures, rash), est le plus souvent brutal : fièvres, arthralgies, myalgies, douleurs rétro-orbitaires, musculaires et articulaires ainsi qu'une leucopénie. L'état fébrile, généralement indifférencié, dure 3 à 5 jours. La guérison s'amorce au bout de quelques jours, mais la convalescence est longue. L'asthénie et les douleurs peuvent persister plusieurs semaines.

Des saignements, essentiellement au niveau du nez et des gencives, peuvent également survenir dans des cas de dengue classique et n'indiquent pas forcément la survenue des symptômes plus graves.

La fièvre hémorragique de dengue et syndrome de choc

Les quatre signes cliniques majeurs de la FHD sont une fièvre élevée, des symptômes hémorragiques, une insuffisance circulatoire et une hépatomégalie (figure 4). Deux changements physiopathologiques permettent de différencier la fièvre de dengue classique de la FHD : le premier est l'augmentation de la perméabilité vasculaire entraînant une fuite de plasma et une hémoconcentration notifiée par une augmentation de l'hématocrite, et le second est le dérèglement de l'hémostase qui implique une thrombocytopénie et une coagulopathie.
La sévérité de la FHD a été classifiée en quatre degrés en fonction essentiellement de la fuite extravasculaire de plasma et de la présence d'un collapsus [32].

Le début de la maladie ne se différencie pas de celui d'une fièvre de dengue classique. Aucun facteur prédictif de l'évolution de la maladie n'a encore été mis en évidence. Cependant, entre le troisième et le cinquième jour après l'apparition des signes cliniques, l'état du malade s'aggrave brusquement, son état général s'altère, un purpura pétéchial et ecchymotique apparaît, parfois accompagné d'hémorragies des muqueuses et surtout d'hémorragies digestives. Une atteinte hépatique est alors souvent observée. Elle est caractérisée notamment par une très forte augmentation des taux de transaminases et des gamma-GT qui peuvent dépasser dix fois leur valeur normale dans certains cas sévères [33, 34]. De plus, des biopsies hépatiques de personnes décédées selon un tableau clinique de FHD présentent des foyers de nécrose centrolobulaire et paracentrale contenant des hépatocytes ballonnisés et micro-stéatosiques. Des corps acidophiles apparentés aux corps de Councilman observés dans la fièvre jaune et correspondant à des hépatocytes en apoptose sont également visibles. Enfin, des infiltrats de cellules lymphoïdes se retrouvent dans les sinusoïdes et les zones portales du foie [35]. Outre l'atteinte hépatique, on peut encore relever des troubles myocardiques, des signes pleuropulmonaires et des manifestations d'allure encéphalitique (obnubilation, agitation, convulsion, coma). Le collapsus cardio-vasculaire (SCD) est alors à redouter. Si le patient n'est pas traité à temps, la mort peut survenir dans les 24 heures dans 15 à 50 % des cas [36]. Lorsque l'état de choc est surmonté, le malade récupère rapidement sans séquelles.

La pathogénie

En l'absence d'un modèle animal reproduisant les différents symptômes observés chez l'homme, la pathogénie de la dengue reste hypothétique et mal connue. Différentes hypothèses ont été émises pour expliquer l'apparition des formes graves de la maladie.

Le phénomène d'immunopathologie

En 1970, l'hypothèse d'une facilitation de l'infection par les anticorps acquis lors d'une primo-infection par un sérotype différent, chez les enfants et les adultes, ou par les anticorps maternels acquis par voie transplacentaire chez les nourrissons, fut avancée pour expliquer les formes graves de la maladie [37]. Selon cette théorie, basée sur des observations épidémiologiques et des expérimentations en laboratoire, ces anticorps de large spécificité, non neutralisants ou présents à des concentrations sub-neutralisantes, se fixent sur les particules virales lors d'une infection par un autre sérotype. Les virus associés aux immunoglobulines sont capables de se fixer à la surface de cellules possédant des récepteurs Fcg, telles que les monocytes, et pénètrent donc plus facilement dans ces cellules [38]. La réplication virale dans ces cellules considérées comme les cellules cibles majeures du virus s'en trouverait alors augmentée, ce qui potentialiserait la virémie.
À côté de la réponse immunitaire humorale, la réponse cellulaire participerait également à l'apparition des formes graves de la maladie. Les patients souffrant de FHD montrent une activation plus importante de leurs lymphocytes T par rapport à ceux atteints de fièvre de dengue classique [39]. Les lymphokines libérées par les lymphocytes T activés par le virus DEN pourraient être un facteur aggravant de la maladie. En effet, la production d'interféron g (IFNg) par les lymphocytes T activés augmente la synthèse de récepteurs Fcg à la surface des monocytes, entraînant par là même une augmentation potentielle du phénomène de facilitation de l'infection par les anticorps. Les cellules de type monocytaire vont alors pouvoir sécréter des cytokines telles que l'IL1a, l'IL1b, l'IL6, l'IL8, le TNFa et des médiateurs chimiques tels que le platelet activating factor (PAF) qui pourraient être impliqués dans les manifestations pathologiques graves [40, 41].
Une autre cytokine, le facteur cytotoxique, produite par les lymphocytes T spléniques, a été identifiée expérimentalement lors d'infections de souris par le virus DEN [42, 43]. Ce facteur cytotoxique induit une production d'histamine qui pourrait intervenir dans les formes graves de la maladie, notamment en augmentant la perméabilité vasculaire.
Différentes données indiquent cependant que la réponse immunitaire n'est sans doute pas le seul élément important dans le déclenchement des formes graves de la maladie. Tout d'abord, l'implication de la réponse immunitaire repose en partie sur la notion d'infections séquentielles. Cependant, les épidémies récentes montrent que le nombre de cas de FHD/SCD chez des individus, enfants ou adultes, lors d'infections primaires ne cesse d'augmenter [44, 45]. De plus, toutes les infections secondaires ne se traduisent pas par une fièvre hémorragique [46]. La production de médiateurs chimiques tels que le TNFa ou l'histamine, en réponse à l'activation du système immunitaire, peut être impliquée dans l'augmentation de la perméabilité vasculaire. Cependant, d'autres changements physiopathologiques, tels que la thrombocytopénie et la coagulopathie parfois associées aux formes graves de la maladie, restent inexpliqués.
L'interaction virus-cellule hôte

La réponse immunitaire ne pouvant pas être considérée comme le seul facteur responsable de la symptomatologie des formes graves de la maladie, d'autres événements se produisant au cours de la maladie doivent être pris en compte. Ainsi, il semble de plus en plus évident que les interactions du virus avec les cellules hôtes puissent directement contribuer à la pathogénie. Murgue et al. ont ainsi suggéré que les désordres hématologiques observés au cours de l'infection pourraient provenir en partie d'un arrêt de différenciation de la lignée des progéniteurs de la moelle osseuse [47]. D'autre part, dans notre laboratoire, nous avons montré que, dans un modèle expérimental murin, le virus DEN est capable d'induire la mort cellulaire des neurones par apoptose et ainsi de contribuer à l'apparition d'une encéphalite létale observée chez le souriceau [48]. Nous avons également montré que l'hépatocyte humain est une cellule cible de l'infection par le virus DEN et que la réplication virale induit également un processus apoptotique dans ces cellules [49]. Les manifestations hépatiques observées au cours de l'infection pourraient donc résulter d'une action directe du virus sur les cellules du foie et pourraient être impliquées dans l'apparition des formes graves de la maladie.

Prévention et contrôle

Il n'existe pas de vaccin contre les virus DEN. Son développement est freiné notamment par la méconnaissance des processus physiopathologiques et la nécessité d'immuniser d'emblée contre les quatre sérotypes viraux. Dans l'attente d'un vaccin, le contrôle de la propagation du virus DEN repose essentiellement sur le contrôle des populations de moustiques. L'élimination des gîtes larvaires et la destruction des moustiques adultes par pulvérisation constituent les deux moyens principaux de lutte [50]. Bien que cette lutte ait fait la preuve de son efficacité en cas d'épidémie, des problèmes économiques et politiques empêchent très souvent l'application de tels programmes.

CONCLUSION

Durant les vingt dernières années, le nombre de cas de fièvre hémorragique n'a cessé d'augmenter et les zones de transmission du virus s'étendent maintenant à presque toutes les régions intertropicales du globe terrestre. De nombreuses recherches ont permis de mieux connaître la structure et la composition du virus ainsi que son cycle. Très peu de choses sont cependant connues sur sa pathogénie. Les travaux menés dans notre laboratoire s'efforcent d'ouvrir de nouvelles voies de recherche dans ce domaine. L'absence d'un vaccin et les difficultés de mise au point d'une thérapeutique spécifique justifient en effet l'intérêt porté à une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans le déclenchement des formes graves de la maladie.

Remerciements.
L'auteur tient à remercier Vincent Deubel, Philippe Desprès et Marie Flamand pour leur aide et leurs commentaires lors de la rédaction de cet article.