Sensibilité des volontaires humains avec différents histo-sang avec différents antigènes de groupe histo-sanguin au norovirus

Les norovirus sont des virus à ARN simple brin à sens positif qui provoquent une gastro-entérite aiguë chez l'homme. Le prototype du virus de Norwalk (NV) a été identifié lors d'une importante épidémie de gastro-entérite aiguë dans une école primaire de Norwalk, Ohio, en 1968. Depuis lors, de nombreuses souches ont été décrites et nommées par les lieux de leur premier isolement. Génétiquement, les Norovirus appartiennent à l'un des quatre genres des Caliciviridae (CV). L'analyse phylogénétique a montré que le genre Norovirus est divisé en cinq génogroupes et que chaque génogroupe peut être divisé en groupes génétiques; au moins 30 groupes génétiques de Norovirus ont été identifiés.

Les norovirus ont été reconnus comme la cause la plus importante d'épidémies non bactériennes de gastro-entérite aiguë, affectant des individus de tous âges, tant dans les pays en développement que dans les pays développés. Ces épidémies ont généralement des taux d'attaque élevés et se sont produites dans des garderies, des écoles, des restaurants, des camps d'été, des hôpitaux, des maisons de retraite, des navires (civils et militaires) ainsi que des troupes militaires déployées. Les virus sont très contagieux et peuvent survivre dans l'environnement pendant de longues périodes. Ils se propagent par contact avec des surfaces environnementales et par transmission de personne à personne. Les norovirus provoquent normalement une diarrhée modérée à sévère et la maladie est souvent invalidante et peut être mortelle chez les jeunes et les personnes âgées. Le problème de santé publique le plus important est que les norovirus peuvent provoquer de grandes épidémies d'origine hydrique et alimentaire, ce qui fait que le virus est classé comme agent de catégorie B.

Les norovirus ont également été impliqués dans plusieurs épidémies militaires. Le "Desert Shield virus" (DSV) isolé chez les troupes américaines lors de la guerre du Golfe de 1991 a ensuite été identifié comme un Norovirus. De même, les attaques "mystérieuses" récemment signalées de gastro-entérite aiguë affectant les troupes britanniques en Afghanistan ont également été causées par un Norovirus. De grandes épidémies de gastro-entérite associée au norovirus sont courantes sur les navires de la marine américaine, similaires à celles qui se sont produites à bord des navires de croisière. La surveillance de la gastro-entérite aiguë à bord de cinq navires de combat de la marine américaine en 1998-1999 a montré que tous les navires ont connu d'importantes épidémies de gastro-entérite aiguë à norovirus lors de leur déploiement dans les océans Pacifique et Indien, à la suite de visites portuaires. En raison de la propagation rapide de la maladie, de nombreux services et unités à bord des navires n'ont pas pu fonctionner pendant le pic des épidémies.

Les norovirus sont difficiles à étudier car : 1) ils sont génétiquement et antigéniquement très divers et de multiples souches avec des identités génétiques distinctes co-circulent dans les mêmes communautés, ce qui rend le diagnostic et le contrôle de la maladie extrêmement difficiles ; et 2) le virus ne peut pas être cultivé en culture cellulaire et 3) il n'existe pas de petit modèle animal pour l'étude des Norovirus. Le clonage moléculaire du prototype Norwalk Virus (NV) en 1990 par l'un des co-investigateurs de cette demande a permis des progrès rapides dans l'étude des Norovirus et d'autres genres ; cependant, de nombreux problèmes liés à l'infection à Norovirus, à la pathogenèse, à l'immunologie et à la gamme d'hôtes restent inconnus.

La découverte des récepteurs des Norovirus offre de nouvelles opportunités pour évaluer la pathogenèse et l'épidémiologie des Norovirus. Un facteur génétique de l'hôte impliquant une infection à Norovirus a été initialement suggéré par de nombreux chercheurs avant le clonage des Norovirus dans les années 1990, car environ 20 à 30 % des personnes qui n'avaient pas d'anticorps contre les Norovirus n'ont jamais été infectées à la suite d'une provocation par NV, et lors d'épidémies, les individus qui sont restés en bonne santé ont été regroupés dans des familles qui avaient la même exposition aux norovirus que les familles malades. De plus, les anticorps préexistants contre le NV ne protégeaient pas contre l'infection par le NV, tandis que les individus qui avaient des niveaux élevés d'anticorps contre le NV étaient plus sensibles au NV que les individus qui n'avaient pas les anticorps. Ces observations indiquent qu'en plus des réponses immunitaires, il doit y avoir un ou plusieurs autres facteurs qui contrôlent la spécificité de l'hôte de l'infection à Norovirus.

Nous avons récemment découvert que les norovirus reconnaissent les antigènes des groupes sanguins humains comme des récepteurs. En utilisant des protéines de capside recombinantes de différents Norovirus représentant différents groupes génétiques, nous avons identifié quatre schémas de liaison des Norovirus aux antigènes des groupes sanguins humains, qui sont définis par les groupes sanguins Lewis, sécréteur et ABO de l'hôte. Cette découverte fournit une nouvelle approche pour développer des stratégies de contrôle de la maladie. Plus précisément, si les norovirus s'appuient sur les antigènes du groupe histo-sang sur les surfaces des cellules épithéliales intestinales en tant que récepteurs, un composé qui inhibe l'interaction entre le virus et les récepteurs pourrait être développé comme médicament antiviral pour les norovirus. Cette découverte fournit la base de ce protocole qui vise à confirmer la relation entre la sensibilité spécifique au Norovirus et la présence spécifique d'antigène de groupe sanguin histo ainsi qu'à établir un modèle pour évaluer les interventions futures (médicaments et vaccins).

La spécificité de l'interaction NV avec les fractions glucidiques des antigènes histo-sanguins a été démontrée par un blocage spécifique de la liaison par le lait maternel à un sécréteur, par des anticorps monoclonaux spécifiques des antigènes sécréteurs des groupes sanguins humains (HBGA), par des conjugués oligosaccharidiques synthétiques contenant des antigènes sécréteurs, et par traitement des tissus avec l'al,2 fucosidase. Le NV se lie également aux cellules CaCo2 différenciées et les cellules CaCo2 différenciées expriment les antigènes du groupe histo-sanguin humain. La transfection de cellules d'ovaire de hamster chinois (CHO) avec un ADNc de fucosyl-transférase liée à a1,2 a permis la fixation de particules de type virus NV (VLP). Les VLP rNV liées ont été internalisées après incubation des cellules à 37oC.

Pour étudier plus avant l'association entre le statut de sécréteur et la sensibilité au virus de Norwalk (NV), nous avons collaboré avec le Dr Christine Moe de l'École de médecine de l'Université Emory sur une étude de provocation volontaire. Cette étude a utilisé le prototype NV, la première souche de Norovirus à être utilisée pour les études de provocation humaine. Des échantillons de salive de 77 volontaires NV-défiés ont été testés pour le statut de sécrétion et pour la liaison NV. Cinquante-cinq (71%) des 77 volontaires étaient des sécréteurs. Parmi les 55 sécréteurs, 34 (62 %) ont été infectés par NV après provocation et la salive de 41 (75 %) a lié des VLP recombinantes NV. Aucun des échantillons de salive des 22 volontaires non sécréteurs ne s'est lié à des particules pseudo-virales (VLP) NV et aucun d'entre eux n'a été infecté après une provocation NV ; suggérant fortement que la sensibilité au NV est déterminée au moins en partie par la capacité de l'hôte à se lier à la souche de norovirus.

Plus récemment, nous avons réalisé une étude pour déterminer si d'autres souches de Norovirus ont un modèle similaire de spécificité d'hôte et avons étendu les modèles de liaison à 7 sur la base de l'examen de quatorze Norovirus. Les 7 motifs ont été classés en deux groupes selon leurs interactions avec trois épitopes majeurs (A/B, H et Lewis) des HBGA : le groupe de liaison A/B et le groupe de liaison Lewis. Les souches du groupe de liaison A/B reconnaissent les antigènes A et/ou B et H, mais pas les antigènes de Lewis, tandis que les souches du groupe de liaison Lewis ne réagissent qu'aux antigènes Lewis et/ou H. Cette classification a également abouti à un modèle de l'interaction Norovirus/HBGA, dans lequel un maximum de deux sites de liaison au sein d'une interface de liaison au récepteur sont impliqués dans l'interaction NV/HBGA. Les chaînes latérales A, B et H sont responsables de la liaison par les souches de liaison A/B tandis que les épitopes de Lewis sont responsables des souches de liaison de Lewis. Les analyses phylogénétiques ont montré que les souches ayant des schémas de liaison identiques ou étroitement apparentés avaient tendance à être regroupées, mais les souches des deux groupes de liaison peuvent être trouvées dans les génogroupes I et II. Nos résultats suggèrent que les norovirus ont un large éventail d'hôtes et que les HBGA humains jouent un rôle important dans l'évolution des norovirus.

Étant donné que les norovirus humains ne peuvent pas être cultivés in vitro ou infecter les animaux, il est nécessaire d'effectuer des études de provocation sur des volontaires humains pour étudier la pathobiologie de l'infection. L'étude approfondira le concept selon lequel Norovirus a une gamme d'hôtes étroite qui est fondamentale dans la pathogenèse et l'immunologie des Norovirus. De plus, nous avons récemment identifié plus d'une douzaine de composés qui bloquent spécifiquement la fixation des norovirus à leurs récepteurs. L'étude de provocation humaine devrait également établir un modèle pouvant être utilisé dans l'évaluation de ces nouveaux composés en ce qui concerne leur capacité à bloquer la réplication du virus (médicament antiviral). De plus, notre étude réévaluera si l'immunité acquise est un facteur indépendant dans les infections à Norovirus, ce qui peut fournir des informations supplémentaires sur l'immunité de l'hôte potentiellement utiles dans le développement de vaccins. Enfin, l'étude permettra de stocker la souche d'épreuve Norovirus en collectant les selles diarrhéiques émises par les sujets de l'étude. La mise en banque d'échantillons supplémentaires, comme mentionné ci-dessus, est essentielle pour les futurs essais cliniques car le virus ne peut pas être cultivé in vitro et doit être isolé à partir d'humains infectés par le virus.

Une étude de provocation spécifique n'utiliserait qu'une seule souche de provocation et toute souche de provocation utilisée dans les essais cliniques humains aurait une approbation distincte de l'IND et de la FDA avant l'administration aux sujets.