Le Chikungunya, une maladie vectorielle émergente
Présentation du Chikungunya
Le Chikungunya, une maladie vectorielle
Le Chikungunya est une maladie vectorielle, provoquée par un agent infectieux se transmettant aux hôtes humains par le biais d'un autre animal, appelé un vecteur.
Dans le cas du Chikungunya, l'agent infectieux est un virus : le virus du Chikungunya (ChikV) et les vecteurs sont des moustiques. On définit les virus transmis pas des arthropodes comme des arbovirus (la maladie est alors qualifiée d'arbovirose).
Symptômes du Chikungunya
L'infection par le Chikungunya se manifeste par l'apparition d'un état fébrile, caractérisé par une forte fièvre et des douleurs musculaires (ce qui correspond à un syndrome grippal). Ce syndrome est accompagné d'importantes douleurs articulaires.
Les douleurs articulaires peuvent perdurer des mois voir des années après l'infection. Le taux de mortalité est d'environ 1/1000. Très invalidante, cette pathologie a également de lourdes conséquences socio-économiques liées aux nombreux arrêts de travail associés.
Questionnements et problématiques autour du Chikungunya
- Comment se fait la transmission du Chikungunya et quelles sont exactement les interactions entre le virus et le moustique ?
- Le Chikungunya est qualifié de maladie émergente. En effet, l'incidence de cette maladie a beaucoup augmenté depuis une épidémie ayant touché les îles de l'Océan Indien en 2006. À quoi est lié ce phénomène d'émergence ?
- Depuis 2007, le Chikungunya s'installe progressivement en Europe. Comment expliquez vous cette expansion géographique ?
L'activité proposée est composée de 3 ateliers contenant des documents à analyser, des données numériques à traiter et des lames microscopiques à observer. Chacun de ces ateliers constitue une tâche complexe à réaliser par un élève seul ou en binôme.
Il est envisageable de demander aux élèves de concevoir une présentation permettant de rendre compte de leurs découvertes à l'ensemble de la classe. Ainsi, en dispatchant les 3 ateliers dans le classe, il est possible de faire une séance d'analyse et mise au point de la présentation de compte rendu, suivi d'une séance de présentation permettant de construire le cours.
Pour chaque atelier, une évaluation du niveau de difficluté est indiquée, de manière à permettre une différenciation pédagogique. Selon le fil conducteur que vous désirez suivre, il est possible de traiter les ateliers dans l'ordre proposé (1, 2, 3) ou en intervertissant les ateliers 2 et 3 (ordre 1, 3, 2).
Atelier 1 - Définir une maladie vectorielle à partir de l'exemple du Chikungunya (Niveau débutant)
Accès aux ressources de l'atelier 1
Atelier 2 - Expliquer l'émergence du Chikungunya depuis l'épidémie de 2006 (Niveau expert)
Accès aux ressources de l'atelier 2
Atelier 3 - Expliquer l'expansion géographique du Chikungunya (Niveau intermédiaire)
Accès aux ressources de l'atelier 3
Proposition d'exploitation pédagogique
Définir une maladie vectorielle à partie de l'exemple du Chikungunya
L'atelier 1 permet tout d'abord de se renseigner sur ce que l'on appelle communément la piqûre du moustique, appelé repas de sang en entomologie. L'observation des pièces buccales permet de mettre en évidence une organisation permettant la réalisation de deux fonctions principales : transpercer la peau à l'aide de pièces effilées et coupantes (mandibule, maxilles et labre) et aspirer le sang à l'aide de pièces formant un tube (labium).
Organisation des pièces buccales des moustiques vue de face (gauche) et en coupe (droite) (lr : labre, mx : maxille, md : mandibule, lb : labium, cs : canal salivaire - sources : Mcy jerry et Giancarlo Dessi - wikimedia - cliquer sur l'image pour l'afficher en taille réelle)
Lors du repas de sang, les pièces coupantes se regroupent et passent dans le canal formé par le labium, de la manière illustrée ci-après :
Utilisation des pièces buccales des moustiques lors de la piqûre / repas de sang (L : labre, Md : mandibule, Mx : maxille, Lb : labium - source : Encyclopædia Universalis - cliquer sur l'image pour l'afficher en taille réelle)
On comprend ainsi comme se fait l'absorption de sang : par le canal formé par le labium. On observe la présence d'un canal salivaire, permettant l'injection de salive lors du repas de sang. Le document 1 permet de comprendre que cette salive est injectée en amont du prélèvement du sang, et permet de faciliter le repas de sang par un double effet anesthésiant et anti-coagulant.
Notion importante : on met en évidence le moyen par lequel le vecteur peut injecter un liquide dans l'organisme de l'hôte humain lors du repas de sang, et comment il peut ingérer un liquide de ce même hôte de manière comcommitante. À partir de ce qui a été vu précédemment dans le chapitre concernant les pathogènes et leur mode de transmission, on peut ici élaborer des hypothèses sur la possibilité de contamination de l'hôte humain par le vecteur, et vice-versa.
Le document 2 permet quant à lui de mettre en évidence l'infection du vecteur par le virus du Chikungunya. Dans l'organisme du moustique, le virus infecte tout d'abord les cellules des voies digestives, avant d'infecter les glandes salivaires.
Notions importantes :
- On met ici en évidence que le vecteur est infecté par le virus. Il ne s'agit pas d'une seringue passive permettant le transport du virus, mais bien d'un organisme au sein duquel le virus se multiplie. Cela permet de répondre à des questions classiques sur les pathogènes transmis par les moustiques. Le VIH ne peut quant à lui pas être transmis par ce biais, car incapable de survivre et de se multiplier au sein du moustique. Le même raisonnement permet d'expliquer la spécificité d'un virus par rapport à son vecteur : si un arbovirus n'est transmis que par une famille d'espèces de moustiques, c'est parce qu'il ne se multiplie pas (ou peu) dans une autre famille d'espèces de moustiques.
- De même, on met en évidence l'infection des glandes salivaires du moustique et donc la présence du virus dans la salive, permettant la contamination du vecteur vers l'hôte humain lors du repas de sang.
Enfin, le document 3 récapitule le cycle de transmission du Chikungunya entre les moustiques et l'Homme (que l'on nomme cycle urbain, par opposition au cycle qui a lieu dans les forêts tropicales, qui met en jeu d'autres Vertébrés comme des Primates).
Notion importante : les concepts de vecteur et d'hôte sont relatifs. Du point de vue du moustique, l'Homme est un vecteur !
Expliquer l'émergence du Chikungunya depuis l'épidémie de 2006
Les documents 1 et 2 mettent en évidence la transmission du virus du Chikungunya par différentes espèces de moustiques. On remarque que si Aedes aegyptii est très présent dans les zones où vit l'Homme, Aedes albopictus est un vecteur plus robuste, qui peut se développer dans des zones peu urbanisées.
Notion importante : Il faut comprendre ici que Aedes albopictus est plus expansionniste que son cousin : il a la capacité de couvrir la campagne séparant deux grandes métropoles, exportant l'épidémie d'une ville à l'autre au sein desquelles A. aegyptii peut prendre le relais.
Le document 3 met en évidence une mutation qui a accompagné l'épidémie de 2006. Selon la place de cette activité dans la progression et ce qui aura été vu en génétique, il est possible d'aller plus ou moins dans le détail, mais dans tous les cas, la notion de changement du virus doit amener à la question de la nature des différences entre la souche sauvage et la souche 226V (en fonction des élèves, la nomenclature peut être modifiée si cela risque de les désarçonner).
Le tableur permet de comprendre la nature de ces modifications. L'exploitation du tableur proposée est disponible dans le Tableur Étude du mutant 226V version prof et permet notamment d'obtenir les graphiques suivants (cliquer sur l'image pour l'afficher en taille réelle) :
On peut voir que le virus mutant se développe moins efficacement chez A. aegyptii, mais plus efficacement chez A. albopictus en comparaison de la souche sauvage. Cette efficacité chez A. albopictus atteignant pratiquement 100 %, ce qui est bien supérieur à l'efficacité du sauvage chez A. aegyptii.
On voit ici que le virus mutant se propage bien plus efficacement jusqu'aux glandes salivaires d'A. albopictus en comparaison avec le virus sauvage. Par contre on observe une baisse de propagation chez A. aegyptii. Il faut noter ici que le développement du virus dans les glandes salivaires est nécessaire à sa transmission à l'hôte humain lors du repas de sang.
Notions importantes :
- En raisonnant sur l'ensemble des documents, on peut mettre en évidence le fait que lors de l'épidémie de 2006, un virus mutant est apparu, permettant au Chikungunya d'être plus adapté au vecteur A. albopictus, qui est plus robuste et mobile. On a donc une adaptation à un vecteur plus efficace, ce qui permet d'expliquer l'émergence du virus car sa transmission à l'échelle régionale et planétaire est facilitée.
- On illustre ici que l'efficacité de transmission d'un pathogène vectoriel est dépendant des caractéristiques du vecteur : l'étude du vecteur est primordiale pour comprendre une maladie vectorielle !
NB : La nécessité de mettre en relation tous les documents et d'acquérir une vision d'ensemble dans cet atelier justifie son classement dans le niveau Expert de différenciation.
Expliquer l'expansion géographique du Chikungunya
Le document 1 montre que la zone de développement des vecteurs du Chikungunya est définie par le facteur température. La limite de cette zone correspond approximativement aux isothermes d'hiver à 10°C. Ces dernières correspondent aux limites à l'intérieur desquelles la température ne descend presque jamais en-dessous de 10°C, en se basant sur les températures des mois d'hiver (janvier dans l'hémisphère nord et juillet dans l'hémisphère sud). Ce constat fait normalement écho à la culture générale personnelle des élèves, qui font généralement spontanément le lien entre température et développement des moustiques.
NB : Pour ne pas complexifier cet atelier, il n'est pas fait de distinction entre les espèces de vecteurs.
Notion importante : le lien entre température et zone de développement des moustiques doit être mis en perspective avec la problématique portant sur l'expansion du Chikungunya en Europe. La formulation d'une hypothèse liée au réchauffement climatique est ici attendue.
Les documents 2 et 3 permettent de constater qu'en cas de réchauffement climatique, la zone de développement des vecteurs du Chikungunya s'étend vers les pôles. Le fait que cette expansion soit proportionnelle au réchauffement est un élément de preuve que ces deux paramètres sont liés (on peut signaler à titre indicatif, que le caractère dose-dépendant d'une réponse est un élément permettant de prouver la spécificité de la relation entre les paramètres étudiés).
L'exploitation du tableur peut se faire de diverses façons. Une proposition d'exploitation est disponible au Tableur Effet du réchauffement climatique - version prof et permet d'obtenir par exemple les graphique suivants (cliquer sur l'image pour l'afficher en taille réelle) :
On observe ici l'augmentation du nombre de personnes vivant dans une zone à risque pour l'infection par le Chikungunya en Europe au cours du temps dans un scénario optimiste de réchauffement climatique. On insistera sur le forte augmentation de la population à risque, qui est multipliée par un facteur 2 en 80 ans.
La situation empire logiquement avec un scénario moins optimiste concernant le réchauffement. On peut exploiter ces données de manière à quantifier l'impact de l'intensité du réchauffement sur la population à risque.
Même si c'est schématique, tenter de limiter le réchauffement à moins de 2°C peut permettre de protéger 150 millions de personnes du risque de Chikungunya. Cela correspond approximativement à 150 000 victimes potentielles. Cet exemple a pour intérêt d'être probablement la conséquence la plus concrètement dangereuse pour les Européens du réchauffement climatique que l'on puisse mettre en évidence dans le programme de seconde.
Notions importantes :
- La dynamique de développement d'un pathogène vectoriel est entièrement dépendante de celle du vecteur. Les facteurs qui facilitent le développement des vecteurs se traduisent donc par une aggravation des épidémies arbovirales.
- On peut à partir de ce point enchaîner sur le fait que la lutte contre les pathogènes vectoriels se fait principalement par la lutte contre le vecteur, en se basant sur des ressoruces de santé publique comme celle-ci, celle-ci ou encore celle-là.
- Le réchauffement climatique, parce qu'il favorise l'expansion des arboviroses, représente donc un risque infectieux direct pour les populations des régions actuellement tempérées.