Pathocénose : écologie des maladies

Abstract

L’histoire de la médecine décrit l’émergence et la reconnaissance des maladies infectieuses, ainsi que les tentatives humaines pour les enrayer. Elle met également en lumière le rôle des changements des conditions environnementales sur l’émergence/la réémergence, l’établissement et, parfois, la disparition des maladies. Cependant, la dynamique des maladies infectieuses est également influencée par les relations entre la communauté d’agents infectieux en interaction présente à un moment donné sur un territoire donné, un concept que Mirko Grmek, historien de la médecine, a conceptualisé sous le terme de « pathocénose ». L’évolution spatiale et temporelle des maladies, lorsqu’elle est observée aux échelles appropriées, illustre comment un changement dans la pathocénose, qu’il soit d’origine « naturelle » ou anthropique, peut conduire à l’émergence et à la propagation de maladies.

Introduction

L’histoire de la médecine donne à l’épidémiologie des maladies infectieuses une perspective unique dans le temps et dans l’espace, mettant en évidence les relations possibles entre différentes maladies survenant dans des contextes économiques et sociaux particuliers.

En 1933, Charles Nicolle a proposé un concept dynamique de « naissance, vie et mort des maladies infectieuses » pour mettre en évidence la continuité et la dynamique de ce que l’on pourrait appeler le domaine pathogénique d’une population hôte donnée, c’est-à-dire les combinaisons de maladies observées à un moment donné. Cette approche s’intéresse aux processus de développement et de succession des maladies à l’échelle de la population hôte. Charles Nicolle a également proposé le concept pionnier d’« infection asymptomatique », crucial pour comprendre l’apparition soudaine (c’est-à-dire l’émergence) de certaines maladies par des signes cliniques dans des circonstances particulières.

En 1969, Mirko Grmek propose de considérer les maladies d’une population hôte donnée dans leur ensemble, y compris leurs dimensions historiques et géographiques. Par analogie avec la « biocénose », qui est le concept écologique de tous les organismes vivants qui cohabitent et interagissent au sein d’un territoire défini, Grmek définit la pathocénose de la manière suivante : « Par pathocénose, j’entends l’ensemble qualitativement et quantitativement défini des états pathologiques présents dans une population donnée à un moment donné. La fréquence et la distribution de chaque maladie dépendent non seulement de facteurs endogènes – infectiosité, virulence, voie d’infection, vecteur – et écologiques – climat, urbanisation, promiscuité – mais aussi de la fréquence et de la distribution de toutes les autres maladies au sein de la même population ». Ainsi, pour la première fois dans l’histoire de la médecine, au-delà d’un cadre nosologique qui enferme les maladies dans un cadre disciplinaire figé (par exemple, les maladies respiratoires, les maladies à arbovirus, les maladies sexuellement transmissibles), Grmek a proposé une approche temporelle et spatiale pour comprendre la dynamique des maladies infectieuses et leur interdépendance. Grmek considérait l’état de santé d’une population comme un phénomène dynamique complexe conduisant à une large gamme de modèles épidémiologiques soumis à des facteurs environnementaux et humains. En se fondant sur ce concept de « pathocénose », Grmek a examiné la progression historique des maladies à travers l’Europe au cours des deux derniers millénaires : au fil du temps, la peste a succédé à la lèpre et a été suivie successivement par la syphilis, la variole, le choléra, la tuberculose et, plus récemment, le syndrome d’immunodéficience acquise (SIDA). Même si une telle succession peut être fortuite, ou si l’apparition et la disparition de maladies successives peuvent avoir les mêmes causes, ces observations soulèvent la question des causalités interactives.

À la suite de Mirko Grmek, nous proposons de revisiter certaines évolutions de la pathocénose à la lumière des processus complexes et dynamiques dans lesquels les agents infectieux interagissent potentiellement, en gardant à l’esprit l’importance des « infections asymptomatiques » mises en évidence par Charles Nicolle.

Le concept de pathocénose à la lumière de l'histoire de la peste en Europe

Revisiter l'histoire des maladies à la lumière du concept pathocénotique, c'est-à-dire en prenant en compte non seulement les contextes environnementaux et sociaux mais aussi la présence d'autres maladies ou infections dans la population hôte, permet d'apporter de nouvelles explications aux séquences d'événements observés. L'histoire des pandémies de peste illustre plusieurs aspects de l'interdépendance des maladies, non seulement à travers les effets directs de la maladie mais aussi à travers l'héritage de la peste sur la population hôte plusieurs siècles plus tard (certaines précautions doivent bien sûr être prises, les connaissances médicales étant pauvres et peu fiables à l'époque des épidémies).

Historiquement, la peste noire a suivi le pic de lèpre endémique, situé entre le XIIe et le XIVe siècle. Le déclin massif de la population humaine dû aux épidémies de peste (estimé à environ 40 % pendant la peste noire de 1347-1352 et à 20 % pendant la grande peste de 1665-1666), dont l'Europe ne s'est remise que quatre siècles plus tard, pourrait être l'une des causes du déclin de la lèpre. Les conséquences sociales de la peste ont affecté les modes fondamentaux de transmission, ainsi que la distribution, d'autres agents pathogènes associés à la densité de population humaine. Ainsi, la peste noire a probablement induit une forte compétition pour des pathogènes circulants contemporains, tels que les virus de la variole et de la rougeole, qui ont probablement provoqué des épidémies avant l’arrivée de la bactérie Yersinia pestis et n’ont pu réapparaître qu’au XVIIIe siècle une fois la peste disparue d’Europe. La peste européenne (1345–1750) semble également avoir exercé une pression sélective génétique majeure, expliquant peut-être la fréquence élevée de la délétion CCR5-Δ32 (10%), un allèle protecteur, dans la population européenne. Cette sélection constituerait un héritage majeur de la peste noire et de ses résurgences, modulant la pathocénose actuelle en protégeant contre le sida, par exemple. Enfin, la peste est un exemple typique de forte interaction entre pathocénoses humaine et animale. En effet, les épidémies de peste humaine interagissent avec les agents pathogènes du rat noir, Rattus rattus , porteur de Y. pestis . Les épidémies graves de peste sont généralement précédées d'épidémies de maladies hautement mortelles chez les rongeurs réservoirs, dues à la peste ou à d'autres maladies, qui favorisent la transmission des puces infectées à l'homme.

Définition des interactions entre les maladies et les agents infectieux

La co-infection par plus d'un pathogène semble être plus courante que l'infection par un seul pathogène et semble affecter la réponse immunitaire à ces agents. Les effecteurs immunitaires cellulaires (par exemple, T helper 1, T helper 2, T helper 17 et les cytokines) présentent une régulation mutuelle complexe, et cela peut affecter la réponse immunitaire à un deuxième agent infectieux. En témoigne l'impact délétère de l'infestation par les nématodes sur l'immunité de l'hôte aux maladies infectieuses telles que le paludisme, les hépatites B et C et le SIDA, et même sur l'efficacité de certains vaccins. Des interactions directes entre parasites ont également été documentées. Le virus de l’hépatite Delta en est un exemple : il ne peut synthétiser sa propre protéine d’enveloppe et est donc dépendant d’une co-infection par le virus de l’hépatite B. Une « endopathocénose » peut exister au sein de l’hôte individuel. Dans le tube digestif, la bactérie commensale Escherichia coli peut produire une entérotoxine dans certains microenvironnements (variations de pH), fragilisant ainsi l’épithélium intestinal et facilitant l’invasion massive par des virus potentiellement entéropathogènes, tels que les rotavirus, les picornavirus et les norovirus.

Plusieurs types de relations entre maladies ont été identifiés depuis que Grmek a émis son hypothèse en 1969 :

Antagonisme

Une maladie freine la propagation d’une autre. Par exemple, une anémie importante empêche la thalassémie et l’infection plasmodiale ; l’infection latente de souris par des virus herpétiques murins confère une résistance contre Y. pestis ou confère une protection partiellement immunologique contre un autre agent infectieux antigéniquement apparenté, comme observé chez les flavivirus. En effet, les anticorps contre le virus de la dengue protègent fortement contre l’infection expérimentale par le virus de la fièvre jaune, ce qui suggère que la raison pour laquelle la fièvre jaune ne semble jamais être apparue en Asie pourrait être due à l’immunité généralisée à la dengue parmi les populations asiatiques vivant dans des zones d’endémie.

Synergie

Une maladie facilite l'introduction ou le développement d'une autre maladie, comme l'illustre l'amplification dépendante des anticorps (ADE). Selon cette hypothèse, deux infections consécutives par des sérotypes différents de la dengue pourraient favoriser la dengue hémorragique. Les micro-organismes « opportunistes » profitent d'un système immunitaire affaibli par le sida ou d'autres causes, telles que la malnutrition, le traitement antibiotique et la chimiothérapie anticancéreuse, conduisant éventuellement à l'émergence d'autres tableaux cliniques dominants (par exemple, cryptococcose, pneumocystose, toxoplasmose et sarcome de Kaposi).

Indépendance

Deux maladies n’ont aucune influence l’une sur l’autre et leur propagation au sein de la population d’un territoire donné est indépendante.

Déséquilibre pathocénotique et émergence de maladies

La pathocénose peut être stable (« endémique » ou en équilibre) dans une situation écologique stable où la densité et les comportements des différentes composantes ne sont pas soumis à des changements majeurs. Cet équilibre peut cependant être perturbé, conduisant à de fortes variations des fréquences de certaines maladies, voire à l’émergence de nouvelles maladies dans une population ou un territoire particulier. Ainsi, une succession de perturbations peut conduire à une séquence dynamique de pathocénoses, un état de santé cédant la place à un autre après une période de bouleversements.

Ces perturbations incluent l’introduction d’agents infectieux et les changements environnementaux d’origine « naturelle » ou humaine. Par exemple, Zinkernagel a souligné que l’amélioration de l’hygiène a décalé l’âge moyen d’infection par certains pathogènes ; en conséquence, certaines maladies bénignes dans l’enfance sont devenues plus fréquentes chez les adultes, chez qui elles sont généralement plus graves. Le même phénomène est observé à la suite de campagnes de vaccination de masse (par exemple contre la rougeole). L’arrivée d’un nouvel agent infectieux peut révéler l’existence d’un agent jusque-là silencieux ou inaperçu par une interaction synergique. Par exemple, une co-infection par des virus infantiles (virus d’Epstein-Barr [EBV], herpèsvirus humain de type 6 [HHV6] ou cytomégalovirus [CMV]) pourrait être une condition préalable à l’apparition de leishmanies viscérales suite à une infection par Leishmania infantum. Inversement, l’émergence d’un agent infectieux peut entraîner la disparition d’un autre ; Bien que les mécanismes soient controversés, la tuberculose pourrait avoir joué un rôle dans le déclin de la lèpre en Europe au cours des XVIIe et XVIIIe siècles. De même, dans une interaction antagoniste, la disparition d'une maladie peut ouvrir la voie à la réémergence d'une autre (voir les relations supposées mentionnées ci-dessus entre la peste et la variole ou la rougeole). Tout changement dans la circulation de ces virus en interaction modifierait les conditions et la fréquence de l'infection par les autres et, par conséquent, l'épidémiologie des maladies.

Pathocénose : un nouveau paradigme pour la médecine humaine

Actuellement, l'émergence d'une maladie infectieuse est généralement abordée d'un point de vue monodisciplinaire (c'est-à-dire biomédical) dans la recherche d'une cause. Les études de la dynamique des maladies dans les populations de vertébrés doivent prendre en compte les interactions avec les autres composantes de la biocénose et, plus généralement, l'écosystème. De même, il est essentiel de considérer les maladies comme étant potentiellement dépendantes les unes des autres et de prendre en compte les facteurs environnementaux capables de moduler la dynamique des maladies. Le concept de pathocénose est particulièrement utile pour comprendre l'émergence actuelle des maladies infectieuses, car les mécanismes sous-jacents incluent les interactions des agents infectieux à la fois entre eux et avec l'environnement.

Étant donné la complexité et la diversité des situations possibles, il faut d'abord identifier les éléments clés nécessaires pour fournir un cadre d'étude de la pathocénose et de sa dynamique, et éventuellement prédire et prévenir l'émergence de maladies. Ce cadre pourrait inclure l'étude : 1) des mécanismes d'émergence de maladies au sein d'une pathocénose établie ; 2) d'une typologie des conditions conduisant à l'émergence de maladies ; et 3) des échelles spatiales et temporelles auxquelles la pathocénose peut être comprise. Grmek a déjà noté que la détection des transitions d'un état endémique à un état épidémique se heurte à des difficultés majeures mais surmontables, et nécessite un diagnostic précis de tous les individus malades d'une population pendant une période donnée. Les obstacles varient selon les époques historiques, mais ils doivent être surmontés et, dans une analyse contemporaine, cette condition peut être largement remplie. Les mécanismes généraux identifiés peuvent alors être utilisés pour définir les conditions du plus grand risque d'émergence de maladies. Le principal défi dans la compréhension de la succession des pathocénoses est finalement de déterminer l’échelle spatiale à laquelle les phénomènes doivent être étudiés (par exemple, à l’échelle du village ou du continent). Deux exemples typiques sont les fièvres hémorragiques d’Amérique du Sud, causées par des arénavirus, qui co-circulent au sein de leurs hôtes naturels (les rongeurs), et la pandémie de grippe saisonnière. Les rongeurs sont présents sur tout le continent, mais l’arénavirus reste confiné à des zones de quelques centaines de kilomètres carrés, et les études épidémiques se concentreront généralement sur des villages individuels. En revanche, la prévention des pandémies de grippe saisonnière nécessite, bien évidemment, une approche globale.

Bien que la plupart des exemples et références donnés dans cet article se réfèrent aux maladies infectieuses (dues à des virus, bactéries, parasites et champignons), la pathocénose englobe également les maladies chroniques (diabète, cancer, allergies), les maladies dégénératives (maladies systémiques, maladies cardiovasculaires) et d’autres troubles de santé (maladies mentales, traumatismes). L’hypothèse hygiéniste repose sur une approche similaire, reliant directement la fréquence accrue de l’atopie et de l’allergie à la réduction de l’incidence de plusieurs infections, notamment pendant l’enfance. La pathocénose, en tant que concept intégratif, nous aide à considérer l’état de santé de manière holistique et dans toute sa complexité, là où l’approche monodisciplinaire nous empêche d’appréhender toute la complexité d’un phénomène. De plus, l’expression clinique d’une infection donnée peut varier en fonction des caractéristiques à la fois du pathogène (virulence et infectiosité génétiquement dépendantes) et de l’hôte (âge, sexe, génotype, état physiologique, autres infections). Une meilleure compréhension de la dynamique des infections et de l’importance des infections asymptomatiques nécessite donc de prendre en compte toutes ces informations.

Conclusion

Le principal enseignement du concept pathocénotique est que la prévention des maladies nécessite une approche globale, globale et intégrée. Cette idée importante a été abandonnée pendant près de 40 ans depuis que Grmek l'a soulevée en 1969, probablement en raison du manque de données et de méthodes nécessaires pour la tester. Cependant, les avancées méthodologiques récentes sur le terrain et les travaux théoriques nous ont permis de mettre en évidence de nombreux exemples solides d'interactions entre maladies. Ces études doivent être poursuivies, car elles sont la seule façon d'évaluer l'importance des interactions des infections dans les schémas épidémiques et l'émergence des maladies, et ainsi de confirmer que la pathocénose est plus qu'une idée élégante proposée par un philosophe des sciences. Cette question est d'une importance majeure car, dans ce dernier cas, ce concept devrait permettre de revisiter nos connaissances sur les maladies infectieuses de manière originale, pour une meilleure compréhension et un contrôle et une prévention plus efficaces.