Les souches très virulentes du virus de la bursite infectieuse aviaire: Revue bibliographique et situation épidémiologique

Résumé

Cette revue se focalise sur le virus très virulent de la bursite infectieuse aviaire (vvIBDV). Ce virus est présent dans le monde entier, causant des pertes économiques considérables représentant une menace pour l'industrie de la volaille. L’émergence des formes aiguës de la maladie a radicalement changé l’épidémiologie de l’IBD. Bien que leur origine soit encore à l’étude, les vvIBDV se sont répandus dans le monde entier de manière explosive mais conservée. Cela pose la question de l’origine des vvIBDV, de la possibilité d’existence de réservoirs et de l'émergence possible de nouvelles lignées distinctes dans l’avenir. Il est devenu évident que les acides aminés dans la région hyper-variable de la protéine virale VP2 constitue une base moléculaire de la variation antigénique, mais aucune mutation qui détermine la pathogénicité n’a été identifiée. Ces marqueurs moléculaires des souches vvIBDV doivent être considérés davantage comme une évolution commune plutôt que marqueurs de virulence. Le seul critère valable pour la classification des souches d’IBDV en tant que «pathotype» doit faire référence à leur virulence clinique. Cet article présente une synthèse des caractéristiques moléculaires, phylogénétiques, épidémiologiques, antigéniques et pathotypiques des souches très virulentes du virus de la bursite infectieuse aviaire.

Mots clés: Revue bibliographique, vvIBDV, moléculaire, épidémiologie, phylogénie, pathotype

Introduction

Le premier diagnostic du virus aigu de la bursite infectieuse aviaire (vvIBDV) était en 1989 (Stuart, 1989). Jusqu’à 1986, les souches du virus de la bursite infectieuse aviaire (IBDV) étaient peu virulentes, entraînant une mortalité inférieure à 2% et de manière satisfaisante contrôlée par la vaccination. Mais en 1987, des échecs de vaccination ont été décrits dans différentes parties du monde. Aux États-Unis, il a été démontré que les nouveaux isolats avaient été affectés par une dérive antigénique contre laquelle les vaccins classiques ne protégeaient pas de manière satisfaisante (Jackwood et Saif, 1987; Snyder et al., 1992). Par ailleurs, en Europe, les premiers cas d'infection aiguë par l’IBDV ont été décrits en 1989 (Chettle et al., 1989; Van den Berg et al., 1991). Certaines de ces premières épidémies aiguës se sont produites chez des poulets de chair, à la fin de la période d'élevage, dans des fermes où toutes les règles d'hygiène et les mesures de prophylaxie ont été prises. Bien qu’aucune dérive antigénique n’ait été détectée, des souches de virulence accrue ont été identifiées (Berg, 2000). Cette situation a nécessité autres études comparatives plus approfondies. En effet, l'absence de marqueurs connus pour caractériser facilement des souches virales très pathogènes était un sérieux obstacle, qui a empêché la détection précoce des vvIBDV et l’application des mesures prophylactiques dès leur apparition.

Toutefois, cette apparition soudaine d’une forme hypervirulente vvIBDV a créé le besoin pour une meilleure caractérisation moléculaire et virologique des souches circulantes à l’époque et qu’à l’avenir, la vaccination pourrait être adaptée plus rapidement à la nouvelle situation épidémiologique. Depuis ce temps, plusieurs souches vvIBDV ont été signalées dans de nombreuses régions du monde (Berg, 2000; Dey et al., 2019). L’épidémiologie moléculaire a indiqué que les souches vvIBDV ont provenu d’un ancêtre commun (Berg, 2000; Eterradossi et al., 1997; Hon et al., 2006; Michel et al., 2019; Rudd et al., 2002). Ainsi, chaque modification de la constitution génétique des protéines structurelles et régulatrices et / ou les séquences des souches vvIBDV pourraient influencer le cycle viral, la spécificité à l'hôte et la virulence de la souche (Michel et al., 2019). Par ailleurs, l’amélioration continue de contrôler la maladie ne sera réalisée que par une bonne compréhension de la structure virale, des marqueurs moléculaires et des mécanismes de la pathogenèse. Ainsi, le présent article résume l’organisation structurelle et génomique, la distribution épidémiologique et l’évolution des souches très virulentes du virus de la bursite infectieuse aviaire.

Structure du virus

L’IBDV est un petit virus non enveloppé, appartenant à la famille des Birnaviridae, qui se caractérise par un génome d’ARN double brin (dsRNA) bisegmenté (Kibenge et al., 1988). Le virion à une seule capside d’un diamètre de 60 à 70 nm, avec une symétrie icosaédrique composée de 32 capsomères (Figure 1a). Plusieurs structures et séquences sont essentielles pour la viabilité de l’IBDV, tandis que d’autres sont spécifiques à certaines souches, y compris les sérotypes et les pathotypes. Chaque modification de la constitution génétique de ces protéines structurelles et régulatrices et / ou les séquences pourraient influencer le cycle viral, la spécificité à l'hôte et la virulence de la souche.

Morphogenèse

La surface externe du virion est composée de sous-unités trimériques formées par la protéine VP2, ainsi que l'intérieur de la capside est constituée de sous-unités trimériques formées par la protéine VP3 (Lombardo et al., 1999). Le C-terminal de la VP3 est chargé positivement et pourrait interagir avec le génome dsRNA (Böttcher et al., 1997). L'expression de la VP2a seul (sans la VP2b), conduit à la formation des structures tubulaires (figure 1b). Par ailleurs, seule l’expression de la polyprotéine donne la formation des particules virales (VLP) avec une taille et une forme très similaires à ceux des particules d’IBDV authentiques (figure 1c, d). De plus, le traitement final de VP2a en VP2b ne se produit pas dans les VLP qui restent dans la cellule du cytoplasme, mais seulement dans les particules d’IBDV. Cela renforce l'hypothèse que le traitement final de la VP2 pourrait être associé aux dernières étapes du cycle viral (processus de maturation ou de libération) (Kibenge et al., 1999; Berg, 2000).

Figure 1. Structure de l'IBDV. Vue sur Microscopie électronique de (a) particules d’IBDV ; (b) structures tubulaires obtenues lorsque VP2a est exprimée via le système baculovirus : (c) une particule pseudovirale (VLP) obtenue lors de l’expression de la polyprotéine VP2 via le système baculovirus ; (d) VLP obtenues lors de l’expression de la polyprotéine VP2 via le système du virus pour vaccination. (Berg, 2000)

Protéines virales

La glycoprotéine VP1 qui correspond à l'ARN polymérase dépendante de l'ARN du virus, est présente en petites quantités dans le virion, à la fois sous forme de polypeptide libre et lié à la protéine du génome (Müller et Nitschke, 1987; Kibenge et al., 1999). Cette protéine joue un rôle clé dans l'encapsidation des particules virales (Lombardo et al., 1999).

La protéine VP2 a longtemps été identifiée comme l'hôte protégeant l’antigène car il contient la région antigénique responsable de l'induction d'anticorps neutralisants et la spécificité de sérotype (Fahey et al., 1989). En outre, la VP3 est un antigène spécifique à un groupe qui est reconnu par des anticorps non neutralisants, dont certains représentent des réactions croisées avec les sérotypes 1 et 2 (Oppling et al., 1991; Berg, 2000). En revanche, l’inoculation de la VP3 dérivée de baculovirus seule n'a pas réussi à induire des anticorps neutralisants (Pitcovski et al., 1999). Par ailleurs, Böttcher et ses collaborateurs (Böttcher et al., 1997) ont suggéré que la VP3 agit en tant qu'intermédiaire, interagissant avec la VP2 et la VP1, ainsi que la formation des complexes VP1-VP3 est susceptible d'être une étape importante dans la morphogenèse des particules virale d’IBDV (Gielkens et al., 2000; Lombardo et al., 1999).

La protéine VP4 est un quatrième polypeptide mineur et non structural. Elle est impliquée dans le traitement de la polyprotéine en tant que protéase codant pour VP2a, VP3 et VP4 elle-même (Azad et al., 1987). Bien que VP4 ait peu d’homologie avec aucune autre protéase connue, une activité protéolytique spécifique a été démontré (Kibenge et al., 1999; Berg, 2000). Les acides aminés responsables pour cette activité protéolytique ont été caractérisés comme une dyade catalytique à la sérine-lysine (Birghan, 2000).

La protéine VP5 a été identifiée dans des cellules infectées par l’IBDV (Mundt et al., 1995). Sa participation à la structure virale n’a pas encore été démontrée. Cette protéine virale pourrait jouer un rôle clé dans la libération et la dissémination du virus et participe plus probablement à une fonction de régulation (Mundt et al., 1995; Berg, 2000).

Organisation génomique

Le génome est constitué de deux segments d’ARN double brin, désignés par A et B (Ozel et Gelderblom, 1985; Böttcher et al., 1997). Le segment A mesure environ 3,2 kb et contient deux cadres de lecture (ORF) ouverts se chevauchant partiellement (Hudson et al., 1986). Le premier petit ORF codant pour la protéine VP5 de 17 kD, celle-ci n’est pas essentiel pour la réplication virale en culture cellulaire, mais elle agit dans la libération et la diffusion du virus (Lombardo et al., 2000). Le deuxième grand ORF code pour une polyprotéine de 110 kD qui est ensuite transformée en VP2 (42 kD), VP4 (28 kD) et VP3 (32 kD). La protéine VP4 est impliquée dans l'auto-clivage de la polyprotéine VP2 (Müller et Becht, 1982). L'organisation du génome viral est présentée dans la figure 2.

Figure 2. Organisation génomique du virus de la bursite infectieuse aviaire

Marqueurs moléculaires du vvIBDV

Les acides aminés A222, I256 et I294 ont été rapportés à être unique pour toutes les souches connues et caractérisées des vvIBDV (Banda et al., 2001a). De plus, les acides aminés I242, I256, I294 et S299 ont été hautement conservés chez toutes les souches vvIBDV (Rudd et al., 2002). En revanche, une étude sur des souches vvIBDV indonésiennes a indiqué toutefois que l’acide aminé A222 n’est pas une caractéristique unique de ces virus puisque certaines souches vvIBDV de cette étude ont présenté une mutation de substitution A222S (Parade et al., 2003). D’autre part, un virus en provenance de Malaisie avait les caractéristiques génétiques des souches vvIBDV, à savoir A222, I242, I256, I294 et S299, mais il n’a produit que 10% de mortalité chez des poulets sensibles (Hoque et al., 2001). Ce virus avait une mutation de substitution de G à S en position 254 et de A à E en 270. Par ailleurs, cette étude a suggéré que les acides aminés conservés aux positions A222, I242, I256, I294 et S299 ne contrôlent pas la virulence des souches vvIBDV. Cette hypothèse est soutenu par des études de génétique qui ont conclu que la VP2 n'est pas la seule protéine responsable du phénotype très virulent des souches IBDV (Boot et al., 2000). D’autres études ont suggéré que l’augmentation de la virulence des souches vvIBDV peut être due au segment B du génome qu’il a gagné grâce au réassortiment d’un réservoir non identifié (Hon et al., 2006). L’ensemble de ces études ont indiqué que la virulence des souches vvIBDV est probablement due à plusieurs événements génétiques. En occurrence, l’identification des éléments génétiques contrôlant le phénotype très virulent n'est pas une condition requise pour suivre l’évolution des souches vvIBDV. Ainsi les régions du génome qui ne contrôle pas la virulence et l’antigénicité mais sont unique à vvIBDV peut être préférable pour le suivi moléculaire des virus car les pressions de sélection sur ces séquences seraient minimes. D’autres chercheurs ont suggéré que, puisque la base génétique du phénotype très virulent n'a pas été identifié de manière concluante, les changements génétique de VP2 doivent être considérés plutôt comme évolutifs que les marqueurs de virulence (Van den Berg et al., 2004). D’autre part, la région hypervariable de la séquence VP2 a été utilisée pour la plupart des études épidémio-moléculaires et phylogénétiques. Bien que les taux de mutation sont plus élevés, cette partie du génome contient également les régions de séquence relativement conservées uniques aux souches vvIBDV (Jackwood et Saif, 1987; Hoque et al., 2001; Rudd et al., 2002; Parade et al., 2003; Dey et al., 2019).

Origine et phylogénie

La question de l'origine des souches vvIBDV est toujours ouverte. Les analyses phylogénétiques réalisées sur le segment A des vvIBDVs (Jackwood et Saif, 1987; Pitcovski et al., 1999; Banda et al., 2001b) ont confirmé qu'ils constituent un groupe spécifique et qu'ils sont plus étroitement apparenté aux souches virulentes classiques (Figure 3). D'autre part, la topologie de l’arbre phylogénétique effectuée sur le segment B est tout à fait différente, indiquant qu'un réassortiment génétique dans un réservoir non identifié (oiseaux sauvages, poissons ou insectes) aurait pu jouer un rôle important dans l’émergence des souches hypervirulentes (Lasher et Shane, 1994; Yamaguchi et al., 1997). De plus, bien qu’aucune donnée sur l'excrétion virale n’a été rapporté, des enquêtes sérologiques chez des oiseaux sauvages (Wilcox et al., 1983; Ogawa et al., 1998) ont suggéré leur possible rôle de réservoir. Enfin, l’existence possible de porteurs asymptomatiques ou oiseaux infectés de manière latente doit également être considéré.

Figure 3. Arbre phylogénétique des souches très virulentes du virus de la bursite infectieuse aviaire vvIBDV en se basant sur le segment A (Drissi Touzani et al., 2020)

Epidémiologie moléculaire

En raison du taux de mutation élevé dans la séquence de la région hypervariable VP2 (hvVP2), la comparaison de cette région entre les souches offre le meilleur indice d’évolution des souches IBDV (Figure 4). Plusieurs études moléculaires associées à des observations épidémiologiques et les taux de mortalité ont suggéré clairement que les souches vvIBDV appartiennent à la même lignée génétique (Van den Berg et al., 1991; Eterradossi et al., 1997; Yamaguchi et al., 1997). La première séquence publiée, souche UK661, est maintenant considérée comme une souche de référence pour les vvIBDV européennes (Brown et Skinner, 1996). Les souches asiatiques très virulentes provenaient probablement d'Europe puis elles se propageaient dans toute l'Asie de manière explosive et conservée (Lin et al., 1993; Yamaguchi et al., 1997; Chen et al., 1998; Liu et al., 2013). De plus, certaines analyses phylogénétiques récentes réalisées sur les séquences hvVP2 de souches de vvIBDV isolées en Afrique, plusieurs auteurs ( Zierenberg et al., 2000; Islam et al., 2001a; Abed et al., 2018; Drissi Touzani et al., 2019) ont démontré qu’ils appartenaient à la lignée très virulente commune. Il y a cependant des distances importantes entre ces souches et les souches européennes et asiatiques, indiquant une évolution indépendante. Prenant ensemble, toutes ces données pourraient indiquer l’émergence possible de toutes les vvIBDV d’un événement unique et, partant, d’un ancêtre commun. Cependant, la comparaison de la totalité des séquences du génome viral doit être effectuée pour une analyse plus détaillée des relations spatio-temporelles parmi les souches identifiées dans le monde. En outre, les modifications de hvVP2 doivent être considérées comme une évolution commune, pas comme un marqueur de virulence, et l'apparition des lignées nouvelles divergentes de vvIBDV ne doit pas être exclue dans l'avenir.

Figure 4. Arbre phylogénétique des souches très virulentes du virus de la bursite infectieuse aviaire vvIBDV en se basant sur la protéine VP2 (Drissi Touzani et al., 2019)

Variation antigénique et pathotypique

Le taux de mutation élevé de l’ARN polymérase des virus à ARN génère une diversification génétique qui pourrait conduire à une émergence de nouveaux virus, acquérant des nouvelles propriétés permettant d’échapper au système immunitaire. Dans le cas d'IBDV, ces mutations conduisent à la variation antigénique et la modification de virulence in vivo et atténuation in vitro.

Variation antigénique

Deux sérotypes d'IBDV sont décrits et distingués par neutralisation croisée. La variation antigénique entre le sérotype 1 des isolats d’IBDV ont été montrés aux États-Unis depuis 1985 (Snyder et al., 1992). Ces variants antigéniques étaient de différents sous-types comparés aux souches classiques, tels que déterminés par des tests de neutralisation sérique, et pourrait être antigéniquement différenciés par l’utilisation d’une sélection d’un panel d'anticorps monoclonaux neutralisants (Snyder et al., 1992). Des pertes économiques importantes ont été subies en raison de l'émergence de ces antigènes appelés les mutants. Il a été démontré que les anticorps neutralisants se lient à la VP2, dans une région minimale appelée « la région hypervariable » entre les acides aminés 206 et 350 (Bayliss et al., 1990). Le séquençage du gène VP2 de nombreuses souches de virus IBDV et la sélection des mutants ont prouvé que ce domaine variable représente la base moléculaire de la variation antigénique (Jackwood et Saif, 1987; Oppling et al., 1991; Eterradossi et al., 1997; Abed et al., 2018; Drissi Touzani et al., 2019).

Les échecs de vaccination dus aux vvIBDV aux États-Unis ont provoqué une grande préoccupation pour la variation antigénique possible parmi les souches isolées. En revanche, Il n'y a aucune preuve de variation antigénique dans les souches très virulentes décrites aux États-Unis: ils appartiennent au sérotype 1 classique ( Jackwood et Saif, 1987; Van den Berg et al., 1991; Eterradossi et al., 1997; Islam et al., 2001b). Néanmoins, un épitope modifié pourrait être identifié sur tous les vvIBDV testés par Eterradossi et ses co-auteurs (Eterradossi et al., 1997) en utilisant un panel d’anticorps neutralisants. Cela correspondait à une mutation de l'acide aminé en position 222 (Bayliss et al., 1990). De toute façon, aucune dérive n'a pu être démontrée par les tests de neutralisation croisée (Eterradossi et al., 1998). En l’occurrence, des changements d'acides aminés ont été montrés dans les pics hydrophiles de la région hypervariable mais leur pertinence antigénique et épidémiologique reste discutable. Par exemple, en Chine, où la volaille est l’une des industries fondamentales de la production animale, ils ont identifié des indications moléculaires récentes impliquées dans l’émergence de souches très virulentes variantes (Li et al., 2015), mais la pertinence de leurs conséquences biologiques et épidémiologiques doit encore être établie. En France, lors de la surveillance du terrain, Eterradossi et ses collaborateurs (1998) ont également montré une antigénicité atypique chez certains souches vvIBDV dus à des modifications critiques des acides aminés dans le deuxième pic hydrophile, mais ces souches n'ont pas été dominantes pour remplacer le virus le plus typique vvIBDV prévalent.

Variation pathotypique

En plus des différences antigéniques dans les sérotypes et sous-types, les souches virales peuvent également être classées selon leur virulence. Mais sur ce point, une grande confusion dans ces définitions est constatée. En particulier, le terme «très virulent» a été utilisé pour décrire à la fois les souches hypervirulentes européennes et les souches américaines variantes qui cause moins de 5% de mortalité mais qui sont capables de se multiplier à un plus haut degré dans la bourse de Fabricius d'animaux vaccinés. En l'absence de l’identification de déterminants spécifiques de la virulence, le seul critère valable pour la classification des souches d’IBDV en tant que «pathotypes» doit faire référence à leur virulence (mortalité ou lésions) chez les oiseaux exempts d'agents pathogènes spécifiques âgés de 3 à 6 semaines.

Conclusion

La situation épidémio-moléculaire des souches vvIBDV dans chaque pays du monde est très complexe, en raison de la diversité antigénique associée à l’émergence de nouvelle mutations et réassortiments. Les études relatives à cette topique ont été étudiées et résumées dans le présent travail.

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