Les infections à cytomégalovirus

MC Mazeron

octobre 2006

FAMILLE DES HERPESVIRIDAE

SOUS FAMILLE Espèce

Alpha-herpesvirinae Herpès simplex type 1 HHV1

Herpès simplex type 2 HHV2

Varicelle-zona HHV3

Beta-herpesvirinae Cytomégalovirus HHV5

Herpès virus humain 6 HHV6

Herpès virus humain 7 HHV7

Gamma-herpesvirinae Epstein-Barr HHV4

Herpès virus humain 8 HHV8

Cytomégalovirus

Epidémiologie

Réservoir : strictement humain

Virus ubiquitaire

Séroprévalence élevée dépend des :

conditions socio-économiques

100% dans régions du tiers-monde où l ’infection est acquise très tôt dans la vie

50% en France

habitudes sexuelles (MST)

Capside icosaédrique

ADN linéaire double brin230Kpb

Glycoprotéines d ’enveloppe

150-200nm

Tégument

Protéines de la nucléocapside (Polyamines)

Enveloppe phospholipidique

UL US

UL54 UL97

TRL: Répétition terminale longue, IRL : Répétition interne longue

IRS : Répétition terminale courte, IRL : Répétition interne courte

UL : Région unique longue, US : Région unique courte, région a

230 kb, 200 cadres de lecture ouverts

Génome du cytomégalovirus.

Localisation des gènes UL97 et UL54.

EPIDEMIOLOGIE DES SOUCHES DE CMV

Profils de restriction Rsa I de UL10-13

A 1 2 3 4 5 M

ANALYSE D'UNE SEQUENCE DE UL55

Hinf I Rsa I

1 2 3 4 T D A M 1 2 3 4 T D A

202

97 67

36

239

63

Chou and Dennison, JID, 1991

pp65pp71

gB, gH

IE E L

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Golgi

noyau

cytoplasme

gM

ADN CMV

IEAEA

LA

UL54

ADN répliqué

IEA : UL122-123UL36-38US3

Cycle de réplication

EA : ADN pol, UL44, Hélicase, DNAsegpUL55etc…

LA : struct

Multiples par contact direct

• Voie sexuelle (sperme et sécrétions cervico-vaginales infectés), respiratoire, contact avec excrétions virales (urines de nouveau-nés, salive...)

• Greffe d ’organe ou de moelle (cellules souches hématopoïétiques)

• Transfusion sanguine : PSL non déleucocytés (actuellement, les PSL sont systématiquement filtrés)

• Mère au fœtus ou au nouveau-né

Cytomégalovirus

Voies de transmission

INFECTION A CMV

Primo- Virémie Organes ciblesinfection réplication

VirusGreffon urine

larmes sperme...

Réinfection Latence

ImmunodépressionStimulation allogénique

Réactivation

Physiopathologie de l’infection à CMV

• Modifications du métabolisme cellulaire

• Tropisme

• Dissémination hématogène

•Latence et réactivation

•Transplantation

• Athérosclérose

• Expression des molécules d’adhésion et de re-circulation

• Production des cytokines

• Régulation de facteurs de transcription

• Apoptose et cycle cellulaire

Interaction de l’infection virale

avec le métabolisme cellulaire

Tropisme cellulaire

In vivo : très large chez l ’homme

=> cellules endothéliales

=> cellules épithéliales

=> cellules fibroblastiques

=> monocytes-macrophages

In vitro :

Cycle de réplication complet =>Cellules d ’origine humaine uniquement

Fibroblastes embryonnaires +++

Autres types cellulaires

Cycle de réplication abortif =>Certains types cellulaires d ’origine humaine ou animale

Tropisme cellulaire

Récepteurs exprimés sur un grand nombre de cellules

Cellules cibles in vivo

monocytes/macrophages (latence, dissémination virale)

endothéliales (dissémination virale)

souches myélomonocytaires, stromales de MO (inhibition de la formation de colonies=> effet sur l’hématopoïèse)

musculaires lisses (ulcérations TD, athérosclérose?)

trophoblastiques (transmission materno-fœtale)

épithéliales, fibroblastiques (poumon)

glandulaires, gliales, neurones

Réplication virale

état de différenciation cellulaire

Bentz et al, J Virol 2006

Dissémination hématogène

INFECTION A CMV : SITES DE LATENCE

• Types cellulairesMonocytes du sang circulant (0,01% des monocytes chez un individu naturellement infecté)

=> différenciation en macrophage => réplication

Progéniteurs de la moelle osseuse CD34+ (monocytes CD33 CD14); (granulocytes CD33 CD15); (cellules dentritiques CD33 CD 15 CD1a)

(Khaiboullina et al, BJH, 2004,126:410)

réservoirs de virus

persistance de l’infection Cellules endothéliales? (Reeves et al, J Gen Virol, 2004,85:3337)

Cellules épithéliales et fibroblastes…?

• Tissus

Nombreux : poumon, colon, rein, cerveau, foie …..

Comment s ’établit et se maintient l ’état de latence ?

Echappement à la réponse immunitaire

Mécanismes moléculaires de maintien du génome viral dans les cellules

Diffusion par passage de cellule à cellule

fusion cellulaire entre cellule infectée et cellule non infectée : connections cellulaires induites par

l’infection virale

(Digel et al, J Clin Virol, 2006, 37:10)

Liaison du virion à la bêta-2-microglobuline

protection vis-à-vis des anticorps neutralisants?

système alternatif d ’infection?

ECHAPPEMENT A LA REPONSE IMMUNITAIRE HUMORALE

ECHAPPEMENT A LA REPONSE IMMUNITAIRE CELLULAIRE

Régulation négative de l'expression des molécules MHC de classe I et II à la surface des cellules infectées

=> Résistance à la lyse par les lymphocytes cytotoxiques CD8+ (classe I)

=> Obstacle à la présentation des épitopes viraux aux cellules T helper (classe II)

Immunosuppression transitoire par diminution de l ’activité des LCD4+ et augmentation des LCD8+

Expression restreinte dans les cellules non permissives

Inhibition de la présentation des antigènes très précoces

Séquestration des CC chimiokines (RANTES, MCP-1)

MAINTIEN DE LA LATENCE

1. Forme du génome:

Absence d ’intégration de l ’ADN viral dans le chromosome

Forme circulaire, épisomale démontrée dans

les monocytes CD14+ du sang circulant de sujets en bonne santé (Bolovan-Fritts CA, Blood 1999, 93:394)

les cellules NT2 en culture (Meier, J Virol, 2001,75:1581)

MAINTIEN DE LA LATENCE

2. ARN transcrits et protéines produites

in vivo et in vitro : sens et antisens (région IE)

dans les progéniteurs CD33+

in vitro : nombreux gènes exprimés dans les cellules CD34+ (résultat global) mais « pattern » différent de celui observé dans les cellules permissives ou lors d’une infection abortive

Goodrun et al, PNAS, 2002, 99:16255

in vitro : récepteur de CC et CX3C chimiokines US28 dans les cellules THP-1 (lignée monocytaire)

MAINTIEN DE LA LATENCE

3. Déacétylation des histones

in vitro : dans les cellules NT2

modification de l ’ADN viral (désacétylation des histones)

différenciation => acétylation du MIEP et réactivation (transcription à partir du promoteur activateur très précoce majeur)

MAINTIEN DE LA LATENCE

4. Inhibition de la différenciation cellulaire

Inhibition de la différenciation des monocytes en macrophages (interaction du virus avec

les monocytes)

Gredmark, J Virol, 2004, 78, 10378

Gredmark, J Immunol, 2004, 173,4897

REACTIVATION CHEZ LE SUJET IMMUNOCOMPETENT

Episodes de réactivation prouvés par

Mise en évidence d ’une excrétion virale intermittente dans l ’ urine, le sperme, les sécrétions cervicales

Mise en évidence de virémie : exceptionnelle

Oscillation du titre des anticorps

Exemple : CMV détecté par culture et /ou PCR dans le sperme de 5 /175 donneurs (étude CECOS en France)

REACTIVATION ET IMMUNODEPRESSION

Episodes de réactivation

au cours du sida

chez les receveurs d ’allogreffe

au cours d ’hémopathies malignes

au cours de traitements immunosuppresseurs : corticothérapie par ex (MICI)

Echec de l ’hôte à éliminer les cellules infectées productrices de virus infectieux

REACTIVATION ET DIFFERENCIATION CELLULAIRE

Modèles in vitro :

cellules de tératocarcinome embryonnaire (NT2)

différenciation induite par l ’acide rétinoïque en phénotype neuronal

=> expression des IE

In vivo :

différenciation

Monocytes Macrophages

STIMULATION ALLOGENIQUE

Transfusion de produits sanguins labiles contenant des leucocytes

Réactivation du virus endogène (phénomène démontré dans un système expérimental chez la souris)

Réactivation du virus du donneur

Allogreffe de moelle ou d ’organe

Réactivation du virus endogène (receveursd ’allogreffe de moelle)

Réactivation du virus du donneur (receveurs de greffe de foie ou de rein)

Rôle de l ’allostimulation dans un modèle murin (Hummel, J Virol, 2001, 75, 4814)

CMV ET TRANSFUSIONInfection Allostimulation

MONOCYTE

latente

Réactivation Différenciation

active

MACROPHAGE

(CD1a, CD83), (CD14, CD64)

CMV et transplantation

Greffe de moelle et pneumopathie interstitielle

Processus immunopathologique ?

Effet cytopathique direct ?

Greffe d’organe et rejet

Rejet favorisé

Surexpression des protéines d’adhésion

Cytokines inflammatoires

Infection favorisée

Immunosupression augmentée

Stimulation allogénique

CMV et athérosclérose

Types cellulaires potentiellement impliqués

cellules endothéliales, musculaires lisses, macrophages, polynucléaires

Inflammation

Inhibition de l’apoptose des cellules musculaires lisses

Mobilité des cellules musculaires lisses

Infection par le cytomégalovirusConséquences cliniques

Dépendent étroitement de l ’état immunitaire de l ’hôte

Immunité normale : infection bénigne

Immunodépression cellulaire (allogreffe, sida) :

risque de maladies sévères à l ’occasion de la PI ou d ’une infection secondaire

=> diagnostic précoce => traitement spécifique

Infection du fœtus et du nouveau-né après transmission in utero :

risque d ’atteintes sévères et de séquelles neuro-sensorielles surtout si PI de la mère

Primo-infection par le cytomégalovirus

Inapparente

dans 90% des cas

Inaperçue

Symptomatologie banale et bénigne, pseudogrippale, non diagnostiquée

Forme classique

Syndrome mononucléosique

Formes compliquées

Formes sévères

CMVSyndrome mononucléosique

Fréquents Rares

Symptômes Fièvre Dysphagie

Myalgies Diarrhée

Arthralgies

Malaise

Céphalées

Toux

Examen clinique Splénomégalie (30%) Rash

Hépatomégalie Erythème pharyngé

Adénopathies (25%)

Syndrome mononucléosiqueComplications

Poumon Pneumopathie interstitielle

Peau Eruption maculo papuleuse

Foie Hépatite

Système nerveux Syndrome de Guillain-BarréMéningoencéphalite

Cœur Myocardite, péricardite

Tube digestif Ulcérations Sang Anémie hémolytique

Thrombopénie

Œil Rétinite, uvéite, conjonctivite

Syndrome mononucléosiqueFormes sévères

Cas exceptionnels

40 cas décrits dont 3 chez les femmes enceintes

Evolution souvent mortelle

Association de localisationshépatique, pulmonaire, encéphalitique

=>Diagnostic rapide => Traitement spécifique

Infection à CMV

Pouvoir immunosuppresseur du virus

de la réponse proliférative vis-à-vis d’Ag viraux ou bactériens,

L CD8 + => inversion du rapport CD4+/CD8+

de l ’activité NK

Anticorps

Ac antinucléaires

Facteur rhumatoïde

Stimulation allogénique de la synthèse d’Ac dirigés contre d’autres antigènes

CMV Syndrome mononucléosiqueBiologie

Hématologie

Syndrome mononucléosique

Délai d’apparition : souvent après 2 semaines d’évolution du syndrome clinique

Lymphocytose entre 55 à 86%

Lymphocytes atypiques : 12 à 55% des lymphocytes totaux

Thrombopénie

BiochimieCytolyse hépatique (Elévation des transaminases)

Infection du receveur d ’allogreffe

Modes d ’infectionPI (transmission par le greffon)Réinfection (chez 86% des R de greffe de rein séro+) Réactivation (R de greffe de moelle séro+)

=> Etape clé : REACTIVATION de la souche du D ou du R

Incidence : variable selon la greffe

Délai de survenue de 1 à 4 mois après greffe en l ’absence de trt préventif

Symptomatologie :PI : 2/3 des casRéinfection : 40% des casRéactivation : <20% des cas

Conséquences de l ’infection à CMV en transplantation d ’organe

Stimulation allogénique Infection active

ImmunodépressionMaladie à CMVsignes générauxlocalisation

Immunodépression Lymphomes EBV induits

Inf opportunistes

Dysfonction du greffon=> rejet aigu=> athérosclérose rejet=> bronchiolite oblitérante chronique

Conséquences de l ’infection à CMV au cours du sida

Stade avancé d ’immunodépression

=> <50-100 L CD4+/mm3

Localisations préférentielles

œil => rétinite => cécité

TD => ulcérations (colon +++, œsophage…)

SNC

neuropathies périphériques

Myélites

Encéphalites

Transmission mère-enfant

Transmission in utero

• Très fréquente (1% des nouveau-nés infectés)

• A l ’occasion d ’une infection active (PI ou IS)

• Risque d ’infection sévère après PI maternelle en cours de grossesse (risque si ré-infection ? à considérer)

Transmission périnatale

• Très fréquente (sources multiples de virus)

• Evolution habituellement favorable

Avt grossesseAC- AC+

Grossesse

PI IS

35 à 50% <5%

Infection fœtale

Nouveau-néSymptomatique Asymptomatique

10% 30% 60% 5 à 15% 85 à 95%Dvpt Décès Séquelles Dvpt

Normal Normal

Sérologie

Anticorps de type IgG et IgM

Avidité des anticorps de type IgG

Diagnostic direct

Recherche de la dissémination sanguine

recherche d’une localisation viscérale

Diagnostic de l ’infection à CMV

Méthodes de diagnostic direct

• Effet cytopathique in vivo

exemple : cellules à inclusion, cellules endothéliales

• Culture sur fibroblastes embryonnaires humains

« classique » => Isolement (ECP)

rapide

• Mise en évidence des antigènes intracellulaires

leucocytes du sang périphérique : antigénémie pp65

excrétion virale (LBA), tissus (immunocytochimie)

•Détection des acides nucléiques viraux ADN et ARN

Cellule endothéliale, infectée par le CMV, circulante

Isolement du virus

effet cytopathique sur cellules MRC-5

(état frais)

Coloration au Giemsa

Inclusions cytoplasmiques et

nucléaires

Culture rapide

• Inoculation à des FEH

• Centrifugation de l’inoculum sur les cellules => adsorption

• Incubation 24 à 48 h

• Fixation et coloration

• Révélation en immunopéroxydase ou immunofluorescence des IEA

• Avantages

Rapidité, quantification relative, sensibilité

• Inconvénient

pas de souche isolée

Détection d’antigèneAntigénémie pp65

• 2x105 leucocytes en spot (cytocentrification)

• IF révélant ag nucléaire pp65

• Avantages : rapidité, simplicité, sensibilité, quantification

• Inconvénient : manipulation longue, lecture, délai entre prélèvement et manipulation < 3 h

Antigènes de cellules diverses

• LBA, apposition sur lame de tissus…

• IF révélant IEA ou LA

• Avantages : rapidité, simplicité

• Inconvénient : sensibilité faible

Détection des acides nucléiques viraux

• ADN viral:

Hybridation (peu utilisée)

PCR simple ou nichée

PCR en temps réel : en plein développement

=> détection qualitative ou quantitative

seuil variable selon la technique (techniques « maison », trousses commercialisées)

• ARN messagers

Technologie NASBA => trousses commercialisées

Monocytes ADN viral

Polynucléaires Virus infectieux Antigène pp65ADN viral

Plasma ADN viral

DISSEMINATION SANGUINE

Infection active

Couche leucocytaire

Sang total

MARQUEURS SANGUINS DE L’INFECTION

INFECTION

Virus

active Ag pp65 latente

ARNm tardifs

ADN génomique leucocytes

plasmasang total

PCR ultra sensible

PCR à visée diagnostique

Syndrome mononucléosique à CMV

Forme classique

DIAGNOSTIC DIRECT

Virémie Agpp65 ADNL (PCR)

1 mois 21% 50% 100%

2 mois 0 23,5% 81%

3 mois 0 0 40%

6 mois 0 0 16,6%

> 6mois 0 0 0

Urines : excrétion peut être prolongée, intermittente

Sperme

Localisations de la maladie à CMV

Organe Prélèvement Technique Clinique Anapath

Colon Biopsies Cult/PCR ++ +++

Foie Biopsie* Cult/PCR +++

Œil HA et/ou vitré * PCR ++++ -

Poumon Biopsie * Cult/PCR ++ +++

LBA Cult/PCR -

SNC Biopsie cérébrale* Cult/PCR ++ +++

LCR PCR -

* exceptionnellement pratiqué

Rétinite à cytomégalovirusAspect non hémorragique

Infection à CMV chez le receveur d ’allogreffe de moelle ou d ’organe

Dépistage systématique de l ’infection active

Prélèvements systématiques de sang

=>antigénémie pp65,

=> PCR quantitiative (leucocytes, sang total, éventuellement plasma)

Mise en route d ’un traitement anticipé (préemptif)

Diagnostic et traitement de la maladie à CMV

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

3 4 5 6 7

charge virale

Pro

bab

ilité

Relation entre charge virale et risque de survenue de la maladie à CMV

Cope AV, JMV 1997,52,200

Diagnostic de l ’infection à CMV au cours du sida

Chercher une dissémination sanguine

Rétinite diagnostic clinique

Tube digestif clinique et aspect endoscopique

biopsies digestives étagées : anapath et viro

SNC PCR sur LCR

Infection à CMV transmission mère-enfant

Femme enceinte

• diagnostic d ’une infection active

• diagnostic de l ’infection primaire ou secondaire

Fœtus

• prélèvement de liquide amniotique après 22 semaines d ’aménorrhée

• échographie

Nouveau-né

• recherche de virus dans les urines (15 premiers jours de vie)

• prélèvements fonction de la symptomatologie

MOLECULES ANTIVIRALES

ADN polymérase

virale

GCV CDV PFA

UL97

GCVp CDVp

GCVpp

GCVppp CDVpp

Kinases cellulaires

TRAITEMENT

Traitement d ’attaque de 14 à 21 jours (GCV ou PFA) ou 2 perfusions (1/semaine) pour le CDV

Traitement d ’entretien :

=> Maladie à CMV chez les patients immunodéprimés

=> Toxicité des molécules disponibles

hématologique pour le GCV

rénale pour PFA et CDV

PREVENTION

Infection Post transfusionnelle :

=> PSL filtrés systématiquement (+ donneur séro- pour les receveurs les plus à risque)

Infection ou maladie chez les Receveurs de greffe

=> prophylaxie

=> traitement anticipé

Transmission mère-enfant

=> conseils d ’hygiène aux femmes enceintes séronégatives

Vaccination : Travaux en cours