Virulence des agents pathogènes et variation des souches

Les agents pathogènes diffèrent dans leur capacité à provoquer des maladies, tout comme les souches au sein d'une même espèce. La virulence, c'est-à-dire le degré de dommage qu'un agent pathogène inflige, ainsi que la variation inter-souches en termes de transmissibilité et de gravité, contribuent à expliquer pourquoi certaines infections sont bénignes et d'autres létales, et pourquoi les épidémies causées par la même espèce peuvent différer considérablement. Ce sujet présente la virulence en tant que concept, les forces évolutives qui la façonnent, et comment la variation des souches contribue aux différences de maladie au sein des populations.

Definition

La virulence est le degré ou la capacité d'un agent pathogène à causer des dommages ou une maladie chez un hôte ; la variation des souches correspond aux différences de virulence, de transmissibilité, d'antigénicité ou d'autres caractéristiques entre les variants génétiques de la même espèce d'agent pathogène, qui contribuent à la variation des résultats d'infection au sein des populations.

Scope

Ce sujet aborde l'aspect pathogène de la variation hôte-pathogène : ce que signifient la virulence et la pathogénicité, comment elles sont conceptualisées, la pensée de compromis évolutif (trade-off) qui explique pourquoi la virulence prend les valeurs qu'elle prend, et comment les différences de souche ou de génotype se traduisent par une variation de la gravité et de la transmission au sein des populations. Il est traité de manière conceptuelle et épidémiologique, et non comme un protocole de laboratoire microbiologique ou une gestion clinique. Il complète les sujets axés sur l'hôte en abordant la raison pour laquelle le même hôte peut réagir différemment face à différentes souches.

Core questions

• Que signifient la virulence et la pathogénicité, et sont-elles des propriétés du seul microbe ?
• Pourquoi la virulence n'est-elle ni maximale ni minimale chez la plupart des agents pathogènes ?
• Comment la virulence évolue-t-elle en relation avec la transmission ?
• Comment la variation des souches ou des génotypes contribue-t-elle aux différences de gravité et de propagation des maladies ?

Key concepts

• Virulence
• Pathogénicité
• Facteurs de virulence
• Variation des souches et des génotypes
• Compromis transmission-virulence
• Atténuation
• Variation antigénique

Key theories

Hypothèse du compromis (trade-off) dans l'évolution de la virulence

L'hypothèse du compromis (trade-off) soutient que la virulence est façonnée par la sélection car les dommages causés par un agent pathogène sont liés à sa transmission, de sorte qu'une virulence intermédiaire est souvent favorisée ; Alizon et ses collègues examinent son histoire, ses preuves et ses limites, et Anderson et May ont fourni les bases de la modélisation coévolutive.

Vision relationnelle de la virulence (cadre de réponse aux dommages)

Casadevall et Pirofski ont soutenu que la virulence et la pathogénicité ne sont pas des propriétés microbiennes fixes mais émergent de l'interaction hôte-agent pathogène, les dommages qui en résultent dépendant de l'état immunitaire de l'hôte ainsi que des attributs microbiens.

Mechanisms

Au niveau moléculaire, la virulence est médiatisée par des facteurs qui permettent l'adhésion, l'invasion, la réplication, l'évasion immunitaire et la production de toxines. Au niveau de la population, l'hypothèse du compromis (trade-off) présente la virulence comme un compromis évolutif : une exploitation accrue de l'hôte peut augmenter la transmission mais aussi nuire ou tuer l'hôte plus rapidement, de sorte que la sélection favorise souvent des valeurs intermédiaires, comme l'ont examiné Alizon et ses collègues et modélisé dans le cadre coévolutif d'Anderson et May. La variation des souches résulte de la mutation, de la recombinaison et de la sélection, produisant des variants qui diffèrent en termes de transmissibilité, de gravité ou d'antigénicité. Casadevall et Pirofski avertissent que les dommages attribués à la virulence dépendent également de l'hôte, de sorte que la virulence est mieux comprise comme relationnelle plutôt que comme une quantité microbienne fixe.

Clinical relevance

Les différences de virulence et de souche contribuent à expliquer pourquoi la même espèce peut produire une maladie bénigne ou grave et pourquoi les épidémies varient, ce qui est pertinent pour l'interprétation des signaux de surveillance et de gravité au niveau de la population. Ce sujet est une référence conceptuelle pour la contribution des agents pathogènes à la variation des maladies ; il ne fournit pas de conseils diagnostiques ou thérapeutiques.

Epidemiology

La variation des souches contribue aux différences de maladie au sein des populations : les variants d'une espèce peuvent différer en termes de transmissibilité et de gravité, façonnant la variation d'une épidémie à l'autre et d'un lieu à l'autre. La perspective du compromis évolutif (trade-off) explique pourquoi la plupart des agents pathogènes circulants ne sont ni avirulents ni uniformément létaux, un équilibre que la surveillance des variants émergents teste continuellement.

History

La microbiologie précoce traitait la virulence comme une propriété fixe et mesurable d'un microbe. La modélisation coévolutive d'Anderson et May en 1982 a placé la virulence dans la dynamique des populations hôte-parasite, motivante pour le compromis transmission-virulence que Alizon et ses collègues ont ensuite examiné et évalué de manière critique. Parallèlement, les travaux de Casadevall et Pirofski à partir de 1999 ont redéfini la virulence et la pathogénicité comme des propriétés relationnelles de l'interaction hôte-agent pathogène, éloignant le domaine d'une vision centrée uniquement sur le microbe.

Debates

Le compromis transmission-virulence explique-t-il adéquatement la virulence observée ?

L'hypothèse du compromis (trade-off) est influente mais sa généralité et son soutien empirique sont débattus ; Alizon et ses collègues examinent où elle est valable, où les preuves sont faibles, et quelles explications alternatives ou complémentaires existent pour l'évolution de la virulence.

Key figures

• Arturo Casadevall
• Liise-anne Pirofski
• Samuel Alizon
• Roy Anderson
• Robert May

Seminal works

• casadevall-pirofski-1999
• anderson-may-1982
• alizon-2009

Frequently asked questions

La virulence est-elle simplement une propriété du microbe ?

Non, pas selon la vision moderne. Bien que les microbes portent des facteurs de virulence, des cadres tels que le modèle de réponse aux dommages traitent la virulence comme relationnelle : les dommages de l'infection dépendent de l'interaction entre l'agent pathogène et l'hôte, y compris l'état immunitaire de l'hôte.

Pourquoi les agents pathogènes n'évoluent-ils pas simplement pour être aussi nocifs que possible ?

Parce que les dommages causés à l'hôte peuvent réduire la propre transmission d'un agent pathogène. L'hypothèse du compromis (trade-off) propose que la sélection favorise souvent une virulence intermédiaire, équilibrant l'exploitation de l'hôte et la nécessité de se propager à de nouveaux hôtes.