4. Epidémiologie: interactions vecteur-hôte et vecteur-parasite

[Cf. aussi 27: nos. 12677, 12706, 12713, 12759, 12807]

Un modèle de microsimulation de la propagation de la maladie du sommeil gambiense est décrit. Le modèle se focalise sur le caractère aléatoire des trajectoires des épidémies résultant simplement de la nature aléatoire des piqûres de glossines sur les humains. Il existe un niveau de variabilité élevé dans les trajectoires, dû principalement aux petites tailles des populations impliquées. Il existe un rapport inverse entre la probabilité d’extinction initiale et la dimension d’une flambée épidémique lorsque la maladie s’installe. Lorsqu’une glossine infectée entre dans le foyer tous les trois jours, une épidémie à faible niveau peut être soutenue avec moins de variabilité. Les implications et les sujets d’étude ultérieurs sont brièvement discutés.

Quatre mille neuf cent soixante et onze dossiers de surveillance de la trypanosomose portant sur une population ouverte de bovins Orma Boran élevés dans des conditions d’exposition naturelle à la trypanosomse dans le Ranch de Galana, au Kenya, de 1990 à 2000 ont été analysés. L’objectif de l’analyse était d’identifier les facteurs épidémiologiques qui influençaient le délai entre le diagnostic et le traitement des cas de trypanosomose. Dans le cadre du programme de surveillance, du sang était examiné tous les quinze jours pour la trypanosomose au moyen de la technique de la couche leucocytaire. Les animaux infectés étaient traités lorsque leur hématocrite était égal ou inférieur à 25 pour cent. Le nombre de jours entre le premier diagnostic et le traitement des cas de trypanosomose était obtenu en calculant la différence entre la date du diagnostic et la date du traitement. Le délai entre le diagnostic et le traitement était regroupé autour des périodes de dépistage; par conséquent, ce délai était représenté par une série de points dans le temps de 0 à 8 à des intervalles de 14 jours. On postulait que les facteurs affectant le résultat (délai entre le diagnostic et le traitement) étaient: l’âge d’un animal au moment du diagnostic, le sexe, le nombre d’infections trypanosomiennes, les espèces de trypanosomes et la saison de l’année. La majeure partie des cas (89,5 pour cent) était traitée le jour du diagnostic. Il était plus probable que les infections trypanosomiennes soient traitées dès le diagnostic (délai 0) pendant la saison sèche que pendant la saison des pluies. De même, le taux de traitement était plus faible pendant la saison sèche que pendant la saison des pluies. Un accroissement du nombre d’infections trypanosomiennes précédentes réduisait les chances qu’un animal soit traité après un délai 0. Les animaux qui avaient été exposés à de nombreuses infections auparavant avaient des taux de traitement plus élevés que ceux qui en avaient une expérience minime. Nous proposons des raisons possibles pour expliquer ces observations et nous concluons que la sélection d’animaux pour des raisons de reproduction dans des programmes conçus pour améliorer la trypanotolérance devrait prendre en considération les facteurs écologiques qui affectent la classification d’un animal en tant qu’animal résistant ou sensible.

Les trypanosomes pathogènes, Trypanosoma vivax et Trypanosoma congolense, sont transmis par les glossines et causent la trypanosomose, une maladie débilitante qui afecte le bétail en Afrique et en Amérique du Sud. Nous discutons ici de la nécessité, de la pertinence et de l’avantage de séquencer, d’annoter et d’analyser les génomes de Trypanosoma dans un context de génomique comparative. Nous proposons également la participation accrue de scientifiques, originaires de pays dans lesquels ces maladies sont endémiques, à l’initiative visant à faciliter le développement et le maintien de la capacité de la recherche en bioinformatique dans ces pays.

Le rôle des vecteurs mécaniques dans la transmission des trypanosomes africains chez le bétail a toujours été sujet à controverse par rapport à celui des glossines, leurs vecteurs cycliques. Une expérience a été effectuée au Burkina Faso pour démontrer la transmission mécanique de Trypanosoma vivax par l’un des tabanides les plus communs en Afrique: Atylotus agrestis. Huit génisses (issues d’un croisement zébu × Baoulé), non infectées par les trypanosomes, ont été gardées dans un corral couvert par une moustiquaire avec deux génisses infectées expérimentalement avec une souche locale de T. vivax. On introduisait en moyenne 324 A. agrestis, récemment capturés dans des pièges Nzi, tous les jours pendant une période de 20 jours. Des examens parasitologiques, sérologiques et des ACP ont été faits régulièrement pour évaluer les infections et les niveaux de parasitémie. L’examen des couches leucocytaires au microscope indiquait que cinq des huit génisses-receveuses étaient infectées le 8^e, 13^e, le 32^e, le 41^e et le 48^e jour. Les résultats de l’ACP indiquaient que ces cinq génisses étaient déjà infectées le 13^e jour. Une transmission mécanique de T. vivax par A. agrestis a été démontrée sans équivoque, à un taux élevé (63 pour cent en 13 à 20 jours). Les conditions de transmission dans cette expérience sont discutées en termes de taux d’exposition naturels. L’importance des tabanides en tant que vecteurs mécaniques de T. vivax devrait être réexaminée à la lumière de ces résultats. La création de zones exemptes de glossines en Afrique conduira généralement à la disparition de T. congolense, T. brucei, et le plus souvent de T. vivax également; toutefois, dans les zones où T. vivax peut être transmis mécaniquement, l’élimination des glossines peut ne pas être suffisante pour éradiquer la trypanosomose chez le bétail.

Les trypanosomes pathogènes pour le bétail en Afrique (Trypanosoma congolense, T. vivax et T. brucei) sont principalement transmis de façon cyclique par les glossines. Toutefois, T. vivax peut également être transmis mécaniquement par d’autres insectes hématophages. Des études au laboratoire ont démontré la transmission mécanique de T. congolense mais une confirmation de cette transmission dans des conditions naturelles est nécessaire. Une expérience a donc été menée à bien à Lahirasso, au Burkina Faso, dans un corral complètement couvert par une moustiquaire pour éviter toute exposition aux glossines. Huit génisses receveuses, exemptes d’une infection trypanosomienne ont été gardées avec deux génisses porteuses, infectées expérimentalement avec des souches locales de T. congolense. En moyenne, 291 Atylotus agrestis, récemment capturés dans des pièges Nzi, ont été introduits quotidiennement dans la moustiquaire pendant une période de 20 jours pour commencer la transmission mécanique parmi les bovins. Une observation quotidienne de leur sang au microscope indiquait que deux des huit génisses receveuses devenaient infectées avec T. congolense à partir du 42e et du 53e jour. La transmission mécanique de T. congolense par A. agrestis a été démontrée sans équivoque avec une incidence de 25 pour cent au cours d’une période d’exposition de 20 jours avec une exposition moyenne de 29 insectes/animal/jour. Ces résultats s’ajoutent aux rapports précédents pour démontrer la capacité d’A. agrestis à transmettre T. vivax et T. congolense aux bovins en Afrique par des moyens mécaniques. Les efforts visant à éliminer la trypanosomose chez les bovins devraient, par conséquent, prendre en considération la persistance éventuelle de la maladie suite à une transmission mécanique des trypanosomes par les tabanides.

Une expérience a été effectuée au Burkina Faso pour évaluer le potentiel de transmission mécanique de Trypanosoma vivax par le tabanide africain Atylotus fuscipes. L’expérience a été menée à bien dans un corral (de 10 m sur 10 m) complètement recouvert par une moustiquaire (de 12 m sur 12 m et de 2,5 m de haut). Huit génisses (issues d’un croisement Zébu × Baoulé) non infectées ont été gardées avec deux génisses infectées expérimentalement avec une souche locale de T. vivax. On introduisait en moyenne 539 A. fuscipes, récemment capturées dans deux pièges Nzi, par jour dans la moustiquaire du 1er au 20e jour pour permettre la transmission mécanique des parasites parmi les bovins. Des examens parasitologiques quotidiens des échantillons de sang bovin indiquaient que six des huit génisses receveuses testaient positives à partir du 9e, 10e, 15e, 16e, 19e et 29e jour. La transmission mécanique de T. vivax par A. fuscipes a été démontrée sans équivoque dans des conditions proches des conditions naturelles, à un taux élevé (incidence de 75 pour cent sur une période de 20 jours) avec une exposition moyenne de 54 insectes par génisse par jour. Ces résultats, en plus de la démonstration précédente de la transmission mécanique de T. vivax par Atylotus agrestis, confirment que la transmission mécanique peut être une voie significative d’infection.

Des expériences d’interaction entre des insectes hématophages et des trypanosomatides monoxènes sont devenues pertinentes maintenant que des cas d’infection humaine impliquant ces protozoaires ont été signalés. En outre, des investigations liées à l’interaction entre ces insectes et les trypanosomatides, qui abritent une bactérie endosymbiotique et auxquels il manque donc une structure de tige paraflagellaire, sont importantes pour élucider le rôle de cette structure dans le processus d’adhérence. Dans ces travaux, nous avons comparé l’interaction des trypanosomatides comportant des endosymbiontes et de leurs souches équivalentes aposymbiotiques (sans endosymbiontes) avec les lignées de cellules d’Anopheles gambiae, Aedes albopictus et de Lutzomyia longipalpis ainsi qu’avec les explants d’intestins des insectes respectifs. Les souches comportant des endosymbiontes interagissaient mieux avec les cellules et les intestins des insectes que les souches aposymbiotiques. Des essais de liaison in vitro révélaient que les trypanosomatides interagissaient avec les cellules épithéliales des intestins par le biais du flagelle et du corps cellulaire. Les flagelles fixés aux intestins des insectes étaient hypertrophiés, contenant des filaments denses en électrons entre l’axonème et la membrane flagellaire au point d’adhérence. Des interactions impliquant la structure de tige paraflagellaire sans flagelle étaient surtout observées près des jonctions serrées entre les cellules épithéliales. Les trypanosomatides comportant des endosymbiontes étaient à même de coloniser les intestins d’Aedes aegypti après son alimentation sur des protozoaires.

L’existence de groupes multiples de VIH-1 et de VIH-2 suggère que les transmissions zoonotiques du VIS ont eu lieu à un faible taux depuis des siècles. Par conséquent, un accroissement du taux de transmission d’humain à humain peut être nécessaire et suffire à expliquer l’apparition du VIH sous la forme d’une épidémie au XXe siècle. Trois hypothèses sont fréquemment avancées pour expliquer la transmission accélérée: (1) des changements sociaux ont accéléré la transmission sexuelle, (2) des changements au niveau des soins de santé ont accéléré la transmission parentérale et (3) un VIH adapté au transit en série pour une infection persistante et une transmission sexuelle. Ces hypothèses peuvent être comparées à une gamme de preuves. Les discontinuités temporelles et géographiques dans la croissance épidémique du VIH ne sont pas aisément expliquées par des accroissement supposés de la transmission sexuelle au cours du temps. De vastes changements historiques au niveau de la transmission sexuelle sont difficiles à expliquer sur la base des indications faibles associées à la prévalence du VIH dans des communautés africaines présentant des différences au niveau du comportement sexuel. D’autre part, les recrudescences iatrogéniques documentées montrent des taux élevés de transmission parentérale. La répartition des infections virales d’hépatite C et l’historique du traitement à injections multiples de la trypanosomose en Afrique centrale suggèrent une transmission parentérale largement répandue des virus transmis par le sang au cours des années 1920-1940, qui coïncide, en ce qui concerne le temps et le lieu, avec le début de l’épidémie de VIH. Cela suggère que la transmission parentérale a eu un rôle important au début de la propagation du VIH. Des recherches supplémentaires pourraient nous permettre de mieux comprendre le début de l’épidémie de VIH.

Des chiens domestiques ont fait l’objet d’un dépistage d’une infection à Trypanosoma brucei au moyen de la technique de la centrifugation de l’hématocrite en tant que partie d’exercices routiniers de surveillance active dans les districts de Busia et de Teso, au Kenya. L’objectif était d’évaluer le rôle des chiens en tant que sentinelles pour les cas de maladie du sommeil humaine. Sur les 200 chiens examinés, cinq se sont avérés infectés dans différents sites du dépistage. Ces cinq chiens succombaient à la maladie dans un délai de quatre semaines et présentaient une opacité cornéenne distincte et prononcée avant leur décès. Le sang de deux chiens infectés naturellement a été testé pour la présence du gène associé à la résistance au sérum (SRA) et un des chiens testait positif, ce qui confirme sa pathogénicité pour les humains (T. brucei rhodesiense) (prévalence (0,5 pour cent)). Nous pensons que ce symptôme clinique pourrait être utilisé comme un avertissement précoce prédisant les résurgences futures. Ce type de prédiction pourrait former une partie intégrale des connaissances techniques autochtones dans les régions situées au bord des ceintures de glossines dans lesquelles T. brucei est la principale espèce de trypanosome qui affecte les chiens. Le fait qu’une opacité cornéenne se produise chez les chiens pourrait indiquer un accroissement des niveaux de T. brucei, dont une proportion pourrait être T. b. rhodesiense pathogène pour les humains, circulant dans la population suffisamment tôt avant qu’une résurgence de la maladie se produise. Nous pensons que durant une épidémie de maladie du sommeil le chien domestique sera la première victime succombant rapidement à la maladie, bien avant qu’elle soit remarquée chez les humains. Une prompte prédiction des résurgences de la maladie pourrait, par conséquent, permettre des interventions précoces qui pourraient réduire la morbidité, la mortalité et les pertes économiques générales associées à la maladie du sommeil.

Un modèle multi-agent utilisé pour simuler la propagation de la maladie du sommeil humaine est présenté ainsi que les résultats des simulations d’un foyer de la maladie. Ce modèle est une approche intégrant la dimension spatiale en prenant en compte une série de paramètres souvent négligés tels que le comportement humain (déplacements liés à l’activité), la densité et la mobilité des vecteurs de la maladie (glossines) et l’influence d’autres hôtes des glossines (populations d’animaux domestiques et d’animaux sauvages). Les agents humains et les agents glossines évoluent dans un environnement possédant une structure spatiale gérée par des agents lieux spécialisés. Les modèles mathématiques «à compartiments» existants, régis par des équations différentielles, ne prennent pas en compte la spatialisation de la transmission de la maladie. En outre, la transmission à petite échelle est représentée de façon peu réaliste en faisant intervenir des entités inférieures à l’unité. Ce modèle a été testé avec les données d’un village du foyer de la maladie du sommeil de Bipindi (dans le sud du Cameroun) et a permis des simulations réalistes d’une transmission stable avec l’intervention d’un réservoir animal. En faisant varier différentes configurations spatiales, il apparaît que la stabilité de la transmission est liée à la complexité spatiale (nombre de zones hétérogènes). La prévalence est très sensible à la densité humaine et au nombre de glossines infectées initialement dans un lieu donné. Une prévalence relativement basse et stable a été obtenue en raccourcissant la durée de la première phase. En outre, nous discutons de différents moyens d’améliorer le modèle, notamment par la jonction avec un système d’information géographique (SIG). Le modèle multi-agent offre une nouvelle approche de la compréhension de la transmission de la maladie et un outil pour l’évaluation du risque et le test des stratégies de lutte.

Une trypanosomose chez les dromadaires a été confirmée dans des troupeaux sélectionnés dans le nord du Keny à l’aide du titrage d’immunosorbants à liaison enzymatique (ELISA) et des techniques d’inoculation de souris (IS) et de frottis sanguin (FS). Les résultats d’ELISA indiquaient des taux de prévalence actuels ou passés de 72 à 95 pour cent. Les techniques d’IS et de FS révélaient des taux d’infection actuels pouvant atteindre 19,2 et 11,5 pour cent, respectivement. Les taux d’infection trypanosomienne étaient significativement élevés au cours de la saison des pluies selon la technique de diagnostic IS. Les taux moyens d’infection étaient de 13,7 ± 5 et de 4,55 ± 2,2 pour la saison des pluies et la saison sèche, respectivement. Il n’y avait pas de différence saisonnière des taux d’infection chez les dromadaires selon la technique ELISA. La transmission active de la trypanosomose chez les chameaux a été établie par une surveillance régulière de 10 dromadaires sentinelles. Trois de ces dromadaires sentinelles sont devenus infectés 8 à 9 mois après leur introduction, ce qui, vu l’absence de Glossina spp., corroborait le concept de la transmission mécanique. Il était confirmé que l’espèce de trypanosome impliquée était Trypanosoma evansi d’après les résultats d’une enquête préliminaire.

Trois maladies humaines d’importance majeure, le paludisme, la maladie du sommeil et la leishmaniose, sont causées par des parasites protozoaires transmis par des insectes hématophages. Ces insectes ne sont pas simplement des «seringues volantes» qui transfèrent mécaniquement des parasites d’un mammifère à un autre. Ils fournissent au contraitre un environnement spécifique, bien qu’il ne soit pas particulièrement hospitalier, dans lequel les parasites se différencient, prolifèrent et migrent vers les tissus appropriés pour assurer la transmission au prochain hôte mammifère. Des études récentes sur le rôle des molécules de surface des parasites chez les insectes vecteurs ont révélé certaines surprises et pourraient fournir des perspectives sur les façons d’interrompre la transmission.

Les expériences au laboratoire et les observations sur le terrain montrent clairement que les glossines peuvent être porteuses d’infections trypanosomiennes mixtes. Il reste à savoir à quel point il est facile pour les glossines de contracter une infection mixte de ce type au cours du premier repas de sang. Cela est particulièrement important dans l’épidémiologie de Trypanosoma brucei s.l., une infection souvent cryptique et difficile à transmettre à des glossines non ténérales. Afin de déterminer le taux de transmission de T. brucei en tant que partie d’une infection mixte, des Glossina morsitans morsitans ténérales ont été alimentées une seule fois sur des bovins présentant une infection mixte (Trypanosoma brucei brucei/Trypanosoma congolense) ou une infection unique (T. brucei). Sur les 140 glossines alimentées sur des animaux présentant une infection mixte et examinées 30 jours plus tard, 4 avaient une infection à T. brucei métacyclique, 29 une infection à T. congolense et 13 une infection mixte à T. brucei/T. congolense. Il n’y avait pas de différence significative entre le taux de transmission de T. brucei en tant qu’infection unique (non mixte) ou en tant que partie d’une infection mixte. La proportion élevée d’infections mixtes à T. b. brucei/T. congolense était mieux expliquée par un modèle impliquant que si une glossine est réfractaire à T. congolense, elle est également réfractaire à T. b. brucei et vice versa. Les résultats suggèrent donc que la transmission de T. b. brucei est surtout affectée par la capacité vectorielle des glossines et non par les infections trypanosomiennes simultanées chez l’hôte.

Une étude a été effectuée pour déterminer si Varanus niloticus peut servir d’hôte pour Glossina fuscipes fuscipes, le vecteur de la trypanosomose africaine. Des glossines ont été capturées dans trois zones assignées dans le sud-est de l’Ouganda. Une forme de test ELISA a été utilisée pour détecter le sang de V. niloticus dans les repas de sang des glossines. Glossina fuscipes fuscipes était la seule espèce signalée dans les zones 1 et 2. Dans la zone 3, 0,28 pour cent des glossines étaient classées comme G. pallidipes alors que 99,72 pour cent étaient des G. fuscipes fuscipes. 27,12 pour cent des repas de sang comportaient du sang de V. niloticus. Nous concluons que V. niloticus est un hôte possible pour Trypanosoma spp. et une cause de la persistance de la trypanosomose africaine en Ouganda.

De nombreuses espèces d’insectes dépendent de symbiontes bactériens intracellulaires pour leur viabilité et leur fécondité. Des analyses à grande échelle des séquences d’ADN sont en train de révéler les forces qui façonnent l’évolution de ces associés bactériens et la base génétique de leur spécialisation en un style de vie intracellulaire. Les séquences complètes du génome de deux symbiontes essentiels, Buchnera aphidicola des pucerons et Wigglesworthia glossinidia des glossines, révèlent une perte considérable de gènes et une intégration des fonctions métaboliques de l’hôte et du symbiote. Des comparaisons génomiques ultérieures devraient révéler le caractère général de ces caractéristiques chez les symbiontes bactériens et la mesure dans laquelle elles sont partagées par d’autres bactéries intracellulaires, y compris les pathogènes essentiels.