Les agents infectieux
Des agents infectieux qui se développent… et se transmettent
Les agents infectieux vivent et se reproduisent dans des réservoirs, qui peuvent être :
- l'humain : un individu peut tomber malade lorsque son organisme rencontre l’agent infectieux, ou ne pas développer de symptôme, on parle alors de "porteur sain". Dans les deux cas, il peut transmettre l’infection
- l'environnement : Terre, eau, air, objets, animaux.
- Les animaux peuvent être porteurs de microbes qui se transmettent à l'humain et causent des maladies appelées zoonoses. Les agents pathogènes à l'origine des zoonoses ne représentent qu'une toute petite fraction des microbes d’animaux avec lesquels l'être humain entre en contact. En revanche, une large majorité des infections humaines sont des zoonoses.
Le mode de transmission dépend de la nature de l'agent infectieux, du type de réservoir de pathogène dans la nature et de la voie d'entrée dans l'organisme hôte. On distingue :
- les transmissions par contact direct (poignée de main, relation sexuelle…) ou indirect (surface ou objet souillé, transfusion…) ou via un vecteur infecté (moustique, tique…)
- les transmissions aéroportées par gouttelettes (grosses particules présentes à court terme sur une distance de 1 à 3 mètres qui se produisent en parlant, toussant, éternuant) ou par aérosols (les particules sont plus petites et se retrouvent à une distance supérieure à 3 mètres).
Les agents infectieux, communément appelés "microbes", sont des micro-organismes pathogènes qui contaminent l'organisme et provoquent des maladies. Il s'agit le plus souvent de bactéries, de virus, de parasites ou de champignons. Un cas à part : les prions.
Notre organisme est composé d'au moins autant de bactéries que de cellules humaines. Entre 17 000 et 400 000 virus pénètrent dans nos poumons à chaque minute! Certains virus et bactéries sont bénéfiques pour notre organisme, comme les microorganismes de notre flore intestinale, aussi appelée microbiote, qui nous aident lors de la digestion et augmentent nos capacités de défense.
La plupart du temps, nos cellules cohabitent en parfaite entente avec tous ces "microbes".
Bactéries pathogènes et maladies
Tuberculose, peste, choléra, syphilis, maladie de Lyme, salmonellose, shigellose, méningites bactériennes, coqueluche, diphtérie, botulisme, fièvre typhoïde, légionellose, lèpre, listériose, infections à staphylocoques, infections à streptocoques, …
Les bactéries
Les bactéries sont des organismes microscopiques, de quelques millièmes de millimètres (environ 50 fois plus fines qu'un cheveu), composés d'une seule cellule.
Elles sont présentes dans tous les milieux, du fond des océans aux sommets des montagnes. Des bactéries ont même survécu 3 ans dans l'espace, accrochées à la station spatiale internationale (ISS) ! En milieu favorable, les bactéries prolifèrent très rapidement. Nous en utilisons depuis la Préhistoire pour élaborer des aliments fermentés comme le fromage et les boissons alcoolisées. L’industrie pharmaceutique et l’agroalimentaire font aussi appel aux bactéries, ainsi que certaines techniques de dépollution.
Notre organisme renferme des milliards de bactéries. La grande majorité est inoffensive, voire bénéfique. Certaines nous protègent contre des agents pathogènes ou facilitent notre digestion. Les bactéries pathogènes, en revanche, déclenchent des maladies en se disséminant dans l'organisme, en libérant des toxines, ou suite à aux inflammations qu'elles provoquent.
Les virus
Les virus, beaucoup plus petits que les bactéries, sont des "parasites intracellulaires obligatoires" : ils détournent à leur profit le fonctionnement d'une cellule qu’ils ont infectée où ils vont pouvoir ainsi se multiplier et produire des protéines virales. À ce titre, ils sont considérés à la fois comme inertes à l'extérieur d'une cellule, et vivants à l'intérieur d'une cellule infectée.
On distingue les virus à ADN ou à ARN, selon la nature de leur génome.
Les mécanismes de réplication des virus
Les virus ne peuvent pas se répliquer seuls car ils n’ont pas les "outils" de la "machinerie cellulaire" pour cela : ils doivent obligatoirement infecter une cellule et utiliser les facteurs de la cellule pour se multiplier.
Grâce à des protéines présentes à leur surface, les virus sont reconnus par des récepteurs situés sur les membranes des cellules. Ils s'y fixent, comme sur un point d'amarrage. Par exemple, la désormais célèbre protéine Spike du coronavirus à l'origine de la Covid-19 se fixe sur les récepteurs ACE2, situées sur les cellules humaines et notamment pulmonaires.
Une fois fixé, le virus pénètre dans la cellule à infecter. Il se défait de sa "capside" pour libérer son matériel génétique (ARN ou ADN). Il utilise la machinerie de la cellule pour amplifier son génome (suivant des mécanismes différents selon qu'il s'agit d'un génome à ADN ou à ARN) et produire ses protéines. Les génomes et les protéines s'assemblent et sont maturés dans le cytoplasme de la cellule infectée, pour former de nouvelles particules virales, appelées virions. Ces virions sont ensuite libérés hors de la cellule, par éclatement de la cellule infectée pour les virus nus, ou bourgeonnement pour les virus enveloppés. Une cellule infectée peut ainsi, à partir d'un seul virus, produire de l'ordre de 100 à 1 000 nouvelles particules virales.
L'infection d'une cellule par un virus bouleverse son propre métabolisme et peut entraîner sa mort ou la rendre cancéreuse en cas d'infection par un virus oncogène
Les virus sont spécifiques d'un hôte, c'est-à-dire qu'ils sont spécialisés dans l'infection de cellules soit animales, soit végétales, soit de bactéries (les virus sont alors appelés bactériophages). Le franchissement de barrière d'espèce (passage de l’animal à l'humain) reste très rare. Chez l'humain, les virus sont même généralement spécifiques d'un tissu : ainsi, le virus de la grippe cible les cellules respiratoires, le VIH certaines cellules immunitaires.
Selon le type de virus et sa cible, les conséquences sur l'organisme ne seront donc pas les mêmes : certains ne provoquent que des rhumes, d'autres peuvent être à l'origine de pandémies comme c'est le cas pour les virus de la grippe ou de la Covid-19, d'autres encore sont si dangereux qu'ils sont considérés comme de possibles armes de destruction massive. Lorsqu'on sait qu'un organisme sain renferme environ trois mille milliards de virus, on comprend que les virus ne sont pas tous dangereux, certains sont même bénéfiques, et que, la plupart du temps, notre système immunitaire est capable de gérer l'exposition à des particules virales. En revanche, une fragilisation du système immunitaire, comme c’est le cas chez les personnes immunodéprimées, pourra aggraver considérablement une infection, a priori bégnine.
Virus pathogènes et maladies
- virus à ADN : varicelle, zona, herpès, hépatites B et D, infections à cytomégalovirus (CMV), infections à adénovirus comme rhumes, gastro-entérites, ou conjonctivites, …
- virus à ARN : grippe, rougeole, rage, oreillons, Ebola, Sida, dengue, poliomyélite, pieds-mains-bouche, méningites virales, rhinites, gastro-entérites à rotavirus, fièvre jaune, rubéole, Zika, hépatite C, …
Les parasites (hors champignons)
Les parasites sont des êtres vivants (animal ou champignon) qui vivent aux dépens d'un autre être vivant (organisme hôte) pour y prélever leur nourriture. Ils peuvent être microscopiques, comme le parasite responsable du paludisme, ou beaucoup plus grands comme les vers et les tiques. Certains parasites vivent en harmonie avec leur hôte. D'autres peuvent provoquer des maladies : on parle alors de parasitose. En fonction du parasite, différents tissus ou organes peuvent être atteints : peau, intestins, foie, poumons, système nerveux, etc.
Les parasites se transmettent par contacts, avec une nourriture contaminée, ou par l'intermédiaire de vecteurs (mouches, moustiques).
Parasites pathogènes et maladies
leishmaniose, malaria, toxoplasmose, paludisme, ténia, gales, morpions, poux, amibiase, maladie de Chagas, maladie du sommeil, …
Les champignons responsables de maladies
Les champignons sont des micro-organismes d'origine végétale qui peuvent être à l'origine de différents types de "mycoses", en se multipliant sur la peau, les muqueuses ou les phanères (ongles, cheveux). Les champignons responsables des mycoses sont très répandus dans l'environnement et dans l'organisme. Ils ne sont généralement pas nocifs. Un changement de conditions (humidité, macération, prise d'antibiotiques ou de corticoïdes, fragilisation du système immunitaire, …) peut favoriser leur développement et les rendre pathogènes, causant des infections superficielles ou profondes. La maladie du "champignon noir", une maladie opportuniste mortelle et très violente touche particulièrement les convalescents de la Covid-19 en Inde.
Les champignons se multiplient en produisant et libérant des spores dans l’environnement, qui sont à l'origine des infections. La transmission est due à une inoculation en cas de lésion cutanée, une inhalation ou un contact avec une personne ou un animal infecté.
Champignons pathogènes et maladies
mycoses, pityriasis versicolor, muguet, candidoses, aspergillose, mucormycose (ou "champignon noir"), …
Prion et crise de la vache folle, la naissance d'un test
En 1996, il est prouvé que le prion responsable de la maladie de la vache folle, qui jusque-là n'affectait que le bétail, peut se transmettre à l'humain : il devient dès lors l'agent d'une épidémie potentielle.
Le service de Pharmacologie et immuno-analyse du CEA à Saclay se tourne alors vers l'unité de Neurovirologie de Fontenay-aux-Roses, avec une proposition simple : lui apporter sa connaissance des tests de dépistage immunologique pour développer un kit de détection rapide du prion. Tout avance très vite et, lorsqu'en 1998 l'Union européenne lance un appel d'offres, le CEA est en mesure de répondre avec un test qui sera validé en 1999. Commercialisé par la société Bio-Rad, le test a été l'un de ceux qui s'est le plus vendu au plan mondial.
Cette aventure a débouché sur la création du réseau d'excellence européen Neuroprion, coordonné par le CEA et disposant d'une plateforme sur son site de Fontenay-aux-Roses.
Les prions
Initialement considérés comme des "virus non conventionnels", les prions sont en réalité des protéines dénuées de matériel génétique. La protéine prion, dont le rôle est encore mal connu, est naturellement présente dans l'organisme. Dans les neurones, le prion peut devenir pathogène en changeant de structure tridimensionnelle : il est alors capable de provoquer le même changement de structure chez les protéines prion voisines, avec lesquelles il s'agrège pour former des dépôts qui se multiplient à l'intérieur et à l'extérieur des cellules du cerveau.
Les prions sont responsables de maladies cérébrales dégénératives comme la maladie de Creutzfeldt-Jakob chez l'humain, l'encéphalopathie spongiforme bovine (maladie de la vache folle) chez les bovins et l'humain, la tremblante du mouton et de la chèvre, et la maladie du dépérissement chronique chez les cervidés. Les maladies à prion sont rares et mortelles : il n'existe actuellement aucun traitement.
Les enjeux de la recherche sont de comprendre le comportement et l'impact des prions pour développer des traitements spécifiques.