Fiche de révision : Biodiversité virale et émergence

📋 Plan du Cours

1. Biodiversité virale et émergence
2. Virus et diversité génétique
3. Virus Influenza A : structure et hôtes
4. Dérive et cassure antigéniques
5. Conséquences de la variabilité virale
6. Écosystèmes et biodiversité
7. Perturbations biologiques et espèces invasives
8. Changement climatique et impacts

📖 1. Biodiversité virale et émergence

🔑 Notions clés & Définitions

• Biodiversité : La biodiversité désigne la diversité des formes de vie et des écosystèmes, ainsi que les interactions entre espèces et avec leur milieu.
• Zoonoses : Les zoonoses sont des maladies infectieuses transmissibles entre animaux vertébrés et humains, via un agent pathogène issu d’un réservoir animal.
• Réservoir animal : Un réservoir est une population ou un environnement où l’agent pathogène persiste de façon permanente et à partir duquel il se transmet.
• Hôte intermédiaire : Un hôte intermédiaire est une espèce infectée par l’agent pathogène et participant à son adaptation avant d’atteindre l’espèce humaine.
• Vecteur : Un vecteur est une espèce qui participe activement au passage du pathogène lors de la transmission, ce qui n’est pas automatiquement le cas de tous les hôtes intermédiaires.

📝 Points essentiels

• La variole est déclarée éteinte le 8 mai 1980 après environ 300 millions de morts dans le monde.
• Les zoonoses représentent 60% des maladies infectieuses émergentes, et l’humain vit au contact de 84 zoonoses entre 1940 et 2004.
• Un animal peut être hôte intermédiaire sans être vecteur, comme le porc lors de la consommation, tandis qu’un moustique peut être les deux lors de la piqûre.
• L’émergence correspond à une infection nouvellement apparue dans une population ou à une infection déjà présente mais en augmentation rapide.
• La déforestation, la destruction d’habitats, l’urbanisation, la mondialisation des transports, et les élevages intensifs augmentent les opportunités de transmission depuis le réservoir.
• Les hôtes intermédiaires (ex. primates, porcs) peuvent contribuer au franchissement de barrières d’espèce grâce à une proximité biologique élevée avec l’humain.

💡 Astuce mémo

Vecteur = “qui agit” (transmet activement) ; hôte intermédiaire = “qui héberge/adapte”.

📖 2. Virus et diversité génétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Émergence : L’émergence correspond à une infection nouvellement apparue dans une population, ou déjà présente mais qui augmente rapidement.
• Réservoir : Un réservoir est une population ou un environnement où l’agent pathogène persiste en permanence et depuis lequel il est transmis à d’autres hôtes.
• Diversité génétique virale : La diversité génétique virale désigne la variété des variantes présentes dans une population de virus, issue de modifications de leurs génomes et de leurs interactions avec les hôtes.

📝 Points essentiels

• L’interaction entre espèces permet l’émergence à partir de réservoirs viraux, en changeant les contacts entre hôtes et pathogènes.
• Le déplacement des populations humaines et animales, ainsi que des vecteurs et réservoirs, accélère les émergences.
• La domestication, la chasse et l’alimentation, ainsi que le mode de vie avec des animaux de compagnie exotiques favorisent aussi l’émergence.
• La formation de nouvelles opportunités pour les virus dépend des changements de relations hôte-pathogène liés à l’environnement et aux activités humaines.

💡 Astuce mémo

Émergence = Réservoir + 4 accélérateurs : Déplacement, Domestication, Chasse/Repas, Animaux exotiques (D-D-C-A).

📖 3. Virus Influenza A : structure et hôtes

🔑 Notions clés & Définitions

• Influenza A : Virus enveloppé à ARN segmenté appartenant au genre influenzae et contenant 8 segments, dont chacun code une protéine différente.
• Hémagglutinine H : Glycoprotéine de surface qui, associée à la neuraminidase, détermine le sous-type du virus influenza A.
• Neuraminidase N : Glycoprotéine de surface du virus influenza A qui participe à la définition du sous-type viral avec l’hémagglutinine.
• Récepteurs à acides sialiques : Molecules-cibles cellulaires dont la reconnaissance par l’hémagglutinine conditionne la restriction d’hôte et la pathogénicité.
• Barrière d’espèce : Restriction liée à la compatibilité virus-hôte, qui n’empêche pas totalement le franchissement entre espèces dans certains cas.

📝 Points essentiels

• Le virus influenza A est un virus à ARN segmenté à 8 segments, et chaque segment code une protéine distincte.
• L’enveloppe virale porte l’hémagglutinine (H) et la neuraminidase (N), et la combinaison H et N définit le sous-type du type A.
• Dans l’espèce aviaire, on a retrouvé 16 hémagglutinines et 9 neuraminidases.
• Le réservoir principal du virus influenza A est constitué par les oiseaux sauvages aquatiques, chez lesquels l’infection est souvent peu pathogène et se réplique dans le tube digestif.
• La pathogénicité et la restriction d’hôte dépendent de la fixation de l’hémagglutinine HA aux acides sialiques liées à un galactose en position 2-3 chez les oiseaux et 2-6 chez l’humain, le porc ayant les deux types en trachée.
• Certains virus aviaires (H7N7, H9N2, H5N1) ont infecté l’homme, mais seulement quelques souches se sont bien établies chez les mammifères (H1N1, H2N2, H3N2).

💡 Astuce mémo

2-3 oiseaux, 2-6 humains, porc = 2-3 + 2-6 : c’est la clé HA pour le franchissement d’hôte.

📖 4. Dérive et cassure antigéniques

🔑 Notions clés & Définitions

• Dérive antigénique DRIFT : La dérive antigénique est un mode d’évolution progressif où des mutations modifient les protéines de surface et permettent l’émergence de nouvelles variantes.
• Cassure antigénique SHIFT : La cassure antigénique est un mode d’évolution par réassortiment qui échange des segments entiers du génome et peut créer un sous-type totalement nouveau.
• Hémagglutinine HA : L’hémagglutinine est une glycoprotéine de surface qui intervient dans l’attachement du virus à la cellule hôte.
• Sites antigéniques : Les sites antigéniques sont les régions reconnues par les anticorps, souvent très variables selon les virus et les variantes.

📝 Points essentiels

• Lors de chaque cycle de réplication, le génome d’Influenza A mute toutes les 6 à 8 heures, avec des modifications fréquentes de HA et de N liées aux erreurs de recopiage de l’ARN polymérase.
• La dérive antigénique (DRIFT) touche surtout les régions antigéniques de HA et N, puis les mutations sont favorisées ou éliminées par la pression des anticorps neutralisants, ce qui cause des épidémies annuelles de grippe.
• La cassure antigénique (SHIFT) concerne uniquement Influenza A et correspond à l’échange total d’un ou plusieurs segments d’ARN lors du réassortiment, ce qui peut produire une nouvelle combinaison HA et/ou N non reconnue par l’immunité.
• Les pandémies d’Influenza A dues au SHIFT surviennent à des intervalles irréguliers, avec environ 3 à 4 pandémies par siècle.
• Le porc peut jouer un hôte intermédiaire car il possède des récepteurs aux deux types d’acides sialiques 2-3 et 2-6, compatibles avec des virus aviaires et humains.
• En 1957, la pandémie H2N2 (grippe asiatique) est associée à un réassortiment et aurait causé 70 000 morts aux USA, puis en 1968 la pandémie H3N2 (grippe de Hong Kong) aurait causé 34 000 morts aux USA.

💡 Astuce mémo

DRIFT = petites “retouches” dans HA/N à chaque cycle (6–8 h) ; SHIFT = “nouvelle carte” par échange de segments, parfois via le porc (2-3 et 2-6-SA).

📖 5. Conséquences de la variabilité virale

🔑 Notions clés & Définitions

• Co-infection : La co-infection correspond à l’infection simultanée d’un même hôte par deux virus.
• Surinfection : La surinfection correspond à l’injection simultanée de deux virus dans un même hôte.
• Réassortiment génétique : Le réassortiment correspond à l’échange de segments entiers entre deux virus parentaux ayant des génomes segmentés.
• Variabilité génétique du VIH : La variabilité génétique du VIH correspond aux différences accumulées entre souches au fil des cycles de réplication et de recombinaison.

📝 Points essentiels

• La variabilité génétique du VIH peut compliquer la détection lors d’un diagnostic car les trousses disponibles peuvent ne plus reconnaître correctement toutes les variantes.
• Les virus influenza A peuvent évoluer sous une pression de sélection, ce qui favorise l’adaptation du virus au fil du temps.
• Pour le virus influenza A H2N2, les phénomènes de réassortiment nécessitent le passage par le porc comme hôte intermédiaire.
• Les réassortiments chez les virus influenza A s’expliquent par l’échange de segments génomiques entiers entre virus parentaux à génomes segmentés.

💡 Astuce mémo

Co-infection = deux virus en même temps ; Réassortiment = puzzle de segments entiers (H2N2 via le porc).

📖 6. Écosystèmes et biodiversité

🔑 Notions clés & Définitions

• Écosystème : Un écosystème regroupe un milieu et les êtres vivants qui y interagissent, formant un système qui peut changer quand un élément varie.
• Biotope : Un biotope correspond au milieu non vivant (conditions physiques) dans lequel vivent les organismes.
• Biocénose : Une biocénose désigne l’ensemble des êtres vivants qui occupent un même biotope et y entretiennent des interactions.
• Azuré du serpolet : L’Azuré du serpolet est un papillon dont le cycle dépend notamment de la présence de fourmis et de la plante-hôte, l’origan/serpolet.
• Myrmica sabuleti : Myrmica sabuleti est une espèce de fourmi dont les conditions de milieu déterminent l’installation dans la pelouse.

📝 Points essentiels

• La survie de l’Azuré du serpolet dépend de la présence de nids de Myrmica sabuleti près des plants de serpolet (origan) pour permettre la vie des chenilles dans le nid.
• Myrmica sabuleti ne persiste que si la pelouse reste basse, avec une hauteur maximale d’environ 1,4 cm, car l’ombre et le refroidissement du nid rendent la fourmilière moins favorable.
• Entre 1974 et 1975, la myxomatose a décimé les lapins de Garenne en Grande-Bretagne, ce qui a laissé pousser l’herbe, a entraîné le déplacement des fourmis, et a permis à des fourmis plus agressives de manger les larves.
• En 1983, la restauration de l’habitat par un pâturage ras extensif avec des moutons a permis le retour des conditions favorables à l’Azuré du serpolet.
• En 2006, la restauration de l’habitat a permis de dénombrer environ 10 000 papillons.

💡 Astuce mémo

Effet domino : lapins (myxomatose) → pelouse haute/ombre → départ de Myrmica sabuleti → fourmis agressives → larves d’Azuré mangées.

📖 7. Perturbations biologiques et espèces invasives

🔑 Notions clés & Définitions

• Ambroisie : Plante produisant beaucoup de pollen transporté par le vent, dont les antigènes déclenchent des allergies respiratoires et cutanées.
• Espèce exotique envahissante : Espèce introduite hors de son aire d’origine, capable de s’installer et de se répandre au point de perturber fortement les écosystèmes.
• Berce du Caucase : Plante horticole devenue envahissante, dont la sève peut provoquer une dermite phototoxique après contact puis exposition au soleil.
• Furanocoumarines : Famille de composés présents dans la sève de certaines plantes invasives, responsables de la photosensibilisation et des brûlures après UV.

📝 Points essentiels

• L’ambroisie produit de grandes quantités de pollen entre août et septembre, dispersé par le vent, avec 6 à 12% de la population sensible et des symptômes possibles dès 10 grains/m³.
• Les réactions à l’ambroisie commencent vers la mi-août, peuvent durer jusqu’en octobre avec un maximum en septembre, et comprennent rhinites, conjonctivites, urticaires et eczéma avec risque d’asthmes sévères.
• L’allergie à l’ambroisie suit une phase de sensibilisation puis une phase de révélation, lors de laquelle les mastocytes dégranulent et libèrent des médiateurs inflammatoires.
• Le traitement de l’ambroisie est symptomatique par antihistaminiques, et la zone à risque principale est la vallée du Rhône avec une répartition qui s’élargit.
• La berce du Caucase (Heracleum mantegazzianum) peut atteindre 5 m, et sa sève provoque après contact une dermite phototoxique allant de l’érythème aux bulles, puis une hyperpigmentation quelques jours après.
• Les furanocoumarines (psoralène, bergaptène, xanthotoxine et dérivés) déclenchent la photosensibilisation, avec des cas graves possibles par surinfection comme l’amputation puis le décès d’un jardinier non protégé en Pologne.

💡 Astuce mémo

Ambroisie = “2 étapes mastocytes” (sensibilisation → révélation) ; Berce = “Soleil après contact” (phototoxicité par furanocoumarines).

📖 8. Changement climatique et impacts

🔑 Notions clés & Définitions

• Incendies australiens : Catastrophes écologiques en Australie ayant détruit biotopes et biocénoses et provoqué l’atteinte d’espèces souvent endémiques à grande échelle.
• Écobuage : Gestion tribale des feux visant à limiter la propagation des incendies lors d’un départ de feu plus ample.
• Blanchissement corallien : Réaction des coraux à une eau trop chaude où ils expulsent les zooxanthelles, perdent leur couleur et s’affaiblissent fortement.
• Acidification des océans : Baisse du pH de l’eau due à l’absorption du CO2 atmosphérique, qui limite la croissance des coraux et favorise la dissolution de l’exosquelette calcaire.
• Dépérissement de la hêtraie : Détérioration progressive des hêtraies liée aux sécheresses et canicules, avec des phases de dépérissement observées au fil des décennies.

📝 Points essentiels

• Les incendies australiens ont impacté environ 143 millions de mammifères, 2,46 milliards de reptiles, 180 millions d’oiseaux et 51 millions d’amphibiens, soit près de 3 milliards d’animaux.
• Les fumées ont parcouru plus de 11.000 km sur plusieurs mois et ont pu atteindre la Nouvelle-Zélande, modifiant ensuite la composition chimique des sols et l’exposition des animaux.
• Le dépôt de fumées sur le glacier Franz Josef a favorisé un dégel, modifié la composition des glaces et donc perturbé l’écosystème.
• Depuis 1860, la température moyenne des eaux de surface des océans a augmenté d’environ 0,5 °C, ce qui augmente le risque de blanchissement corallien.
• D’ici 2100, le GIEC prévoit une hausse de la température moyenne de l’air de 1,5 °C, rendant l’adaptation des récifs coralliens moins possible.
• Les épisodes de dépérissement de la hêtraie française sur 50 ans ont eu trois grandes phases sur 1947-1949, les années 1970 puis les années 1990.

💡 Astuce mémo

Fumée→dépôt→dégel (glacier) ; Eau chaude→zooxanthelles dehors→corail affaibli ; CO2→pH↓→exosquelette calcaire dissout.

📅 Repères chronologiques

📊 Tableaux de synthèse

DRIFT vs SHIFT (Influenza A)

Biotope vs biocénose (écosystème)

⚠️ Pièges & confusions fréquents

1. Confondre hôte intermédiaire et vecteur : un hôte intermédiaire peut ne pas transmettre activement, comme le porc lors de la consommation.
2. Penser que la barrière d’espèce est absolue : elle n’empêche pas totalement le franchissement, dans certains cas (ex. récepteurs partagés).
3. Dire que DRIFT et SHIFT concernent tous les virus : le SHIFT est décrit comme ne concernant que Influenza A (virus à génome segmenté).
4. Inverser les taux de mutations ADN vs ARN : les virus à ARN ont un taux de mutation beaucoup plus élevé que les virus à ADN lors de la réplication.
5. Traduire « co-infection » par « surinfection » : co-infection = infection simultanée, surinfection = injection simultanée/infection via l’hôte à deux virus.
6. Mettre le MPox dans la variole du singe comme transmission directe singe→humain : le cours indique plutôt contact avec des rongeurs.
7. Mélanger résistance et résilience : résistance = rester à l’équilibre malgré perturbations, résilience = vitesse de retour à l’équilibre.

✅ Checklist Examen

1. Définir biodiversité (paliers écosystèmes, espèces, génétique) et les zoonoses (agent pathogène transmissible animaux ↔ humains).
2. Expliquer la différence entre réservoir, hôte intermédiaire et vecteur, avec l’exemple porc (hôte intermédiaire) vs moustique (hôte intermédiaire et vecteur).
3. Définir l’émergence et citer les facteurs d’opportunité de transmission depuis le réservoir (déforestation, habitats, urbanisation, mondialisation des transports, élevages intensifs).
4. Décrire la structure d’un virus (génome ADN/ARN, capside, enveloppe chez certains) et rappeler que la réplication se fait dans la cellule vivante.
5. Connaître les sources de variabilité virale : mutations, insertion/délétion, recombinaison et réassortiment (et le lien avec co-infection/surinfection).
6. Calculer/raisonner sur l’ordre de grandeur des taux de mutation site/cycle : ARN (10-3 à 10-5) vs ADN (10-7 à 10-9).
7. Expliquer quasi-espèce et pression de sélection vs dérive génétique (et l’idée d’équilibre qui se réajuste après déséquilibre).
8. Comparer DRIFT et SHIFT pour Influenza A : mécanisme (mutations progressives vs échange de segments), cibles (HA/NA), et conséquences (épidémies annuelles vs pandémies).
9. Maîtriser l’hémagglutinine/neuraminidase (H et N) et le rôle des récepteurs à acides sialiques (2-3 oiseaux, 2-6 humains, porc = deux types en trachée).
10. Rappeler les conséquences possibles de la variabilité virale : détection diagnostique, échec vaccinal, échec traitement, adaptation à un nouvel hôte.
11. Pour MPox : connaître le type de virus (ADN double brin, Poxviridés), les clades I/II et la transmission surtout par contact avec lésions/muqueuses (et via animaux/objets).
12. Pour écosystèmes et impacts : définir écosystème/biotope/biocénose, distinguer résistance vs résilience, citer un exemple de perturbation (Azuré du serpolet, EEE ambroisie/berce, ou blanchissement corallien/acidification).