Abstract :
[en] Noroviruses are non-enveloped single stranded RNA viruses. The norovirus genus contains seven genogroups (G) including genogroups I, II and IV which infect humans.
Human noroviruses (NoV) are recognized as worldwide leading pathogens causing viral gastro-enteritis, and as the main pathogenic agent responsible for foodborne gastro-enteritis.
Ten years ago, NoV were not well known by microbiologists and clinicians in Belgium. The commercial detection methods now available did not yet exist and NoV were not routinely
detected in patients. In particular, the University Hospital of Liège did not have a method for
NoV detection in patients.
As a prerequisite to further NoV study, development and implementation of a NoV detection
method was necessary.
This work describes the development of a quantitative real time PCR, allowing the detection
of pathogenic human NoV genogroups I, II and IV in a single reaction.
When dealing with a gastro-enteritis outbreak of suspected viral etiology, a rapid NoV
identification is the key to effective control of viral transmission. To enable this, a given
diagnostic laboratory needs a simple and rapid method that does not require expensive or
complicated equipment. Despite molecular diagnosis methods remaining the gold standard
for NoV detection, a rapid immunologic test for viral antigen detection was also evaluated
and implemented in this study. In the context of a gastro-enteritis outbreak, these easy-to
use tests are a rapid and efficient diagnosis method which can leading to quick
implementation of prevention strategies.
NoV outbreaks are difficult to control, mainly since NoV are highly contagious and resistant in
the environment, complicating complete disinfection and leading to recurrent outbreaks. In
hospitals in particular, NoV outbreaks can have a real public health impact and can lead to
high costs. The rapid implementation efficient hygiene measures is essential to limit the size
of such outbreaks.
In developing countries, gastro-enteritis remains an important cause of morbidity and
mortality. In Africa in particular, NoV detection is not or not often performed due to the
prohibitive cost; the impact of NoV infections is thus probably under-estimated. In this
continent very few studies have been realized. Via a collaboration with the Bobo Dioulasso
health care center in Burkina Faso, the second study performed in the context of this thesis
addressed this lack of information and allowed the investigation of molecular epidemiology of
NoV strains circulating in 418 children from this region. While NoV GII.4 is typically identified
as the predominant genotype in most studies performed in Africa, a large circulating strain
diversity was observed in the study realized in Burkina Faso, with a surprisingly high NoV GI
proportion. The number of NoV carriers observed in asymptomatic young children was high.
These children could therefore play a reservoir role for NoV infections. The frequent contacts
with NoV and exposure to numerous different strains, probably due to limited access to
drinking water and a low hygiene level, could explain the host protection and the high carrier
level in these countries.
After a short incubation period of 24 to 72 hours, the usual clinical presentation of a NoV
infection in a healthy patient is a gastro-enteritis, benign in most cases and spontaneously
resolved in two to three days. In immunocompromised patients, clinical evolution of a NoV
infection in not the same. In these patients, NoV are responsible for persistent and chronic
diarrhea, and often remain under-diagnosed. Such persistent infections have long been
described in hematopoietic stem cell transplant patients and, more recently, in solid organ
transplant patients. Chronic diarrhea has also been reported in patients with high
immunosuppression due to HIV infection.
In a university hospital where more than 2000 patients have been transplanted up to the time
of writing, a NoV study in this patient category was indicated. Via an effective collaboration
with the Service of Nephrology and financial support obtained from the University Hospital of
Liège, a prospective study was realized during more than four years in 117 kidney
transplanted patients, presenting or not gastro-intestinal symptoms. In this study, prolonged
viral excretion was observed in symptomatic kidney transplanted patients but also in
asymptomatic patients, with maximal excretion duration of more than to eight and six months
respectively. During these prolonged excretions, viral loads remained high in some patients,
which could represent a potential source of viral transmission.
NoV detection with molecular biology methods should be a part of the exploration of
persistent digestive troubles in immunocompromised patients to allow differentiation with
other origins of digestive and improvement of clinical care of these patients. Indeed, solving
NoV chronic infections in immunocompromised, transplant patients is linked with the immune
system recovery. This study has shown a positive impact of immunosuppressive treatment
reduction on symptomatology.
The study of NoV has undoubtily contributed to develop specific skills in this field, and had
improved knowledge concerning this enteropathogen that is still underinvestigated in
patients.
[fr] Les norovirus sont des virus à ARN simple brin, non enveloppés. Le genre Norovirus
comprend 7 génogroupes (G) parmi lesquels les génogroupes I, II et IV sont pathogènes
pour l’Homme.
Le norovirus humain (NoV) est reconnu mondialement comme le premier agent causal de
gastro-entérites virales aiguës et le principal pathogène responsable des gastro-entérites
virales d’origine alimentaire.
Il y a de cela une décennie, les NoV étaient méconnus des microbiologistes et des cliniciens
en Belgique. Les méthodes de détection commerciales telles que nous les connaissons
actuellement n’existaient pas encore, et ces virus ne faisaient pas partie des entéropathogènes
recherchés en routine chez les patients. En particulier, le CHU de Liège ne disposait pas de méthode de détection des NoV chez les patients.
Préalablement à l’étude des NoV à proprement parler, il fut dès lors nécessaire de mettre au
point et d’implémenter une méthode de détection des NoV.
Dans un premier temps, une RT-PCR quantitative en temps réel a été développée au
laboratoire, permettant de détecter les NoV des génogroupes I, II et IV pathogènes pour
l’Homme en une seule et même réaction. Bien que les méthodes de biologie moléculaire
aient considérablement progressé en termes de facilité d’utilisation et de délai de réponse du
résultat, toutes ces techniques remarquablement performantes nécessitent des automates à
la pointe de la technologie.
Face à une épidémie de gastro-entérites aiguës, l’identification rapide des NoV est l’élément clé
pour contrôler efficacement la transmission virale. L’idéal dans ce cas est de disposer au
laboratoire d’une méthode de détection simple, rapide, efficace et sans équipement
particulier. Bien que la méthode diagnostique de référence reste la détection génomique du
virus par méthode de biologie moléculaire, un test de détection des antigènes viraux par
méthode rapide immunologique a également été évalué et implémenté. Dans le contexte
d’épidémies de gastro-entérites, la facilité d’utilisation et les performances de ce test en font
une méthode de diagnostic rapide et efficace pour la mise en place précoce de mesures
prophylactiques, qui devrait toutefois être complétée par un génotypage des souches.
On ne saurait trop insister sur ce point : il faut penser aux NoV devant une épidémie de
gastro-entérites aiguës. Les épidémies à NoV sont difficiles à maîtriser, principalement en
raison de la haute contagiosité des NoV et leur résistance dans l’environnement compliquant
la désinfection complète et menant à des épidémies récurrentes. En particulier en milieu
hospitalier, les épidémies à NoV ont un réel impact en termes de Santé Publique et peuvent
engendrer des coûts considérables qui peuvent être limités par la mise en place précoce de
mesures d’hygiène efficaces, essentielles pour limiter l’ampleur des épidémies.
Dans les pays en voie de développement, les gastro-entérites restent une cause importante
de morbidité et de mortalité. En Afrique en particulier, la détection des NoV est peu ou pas
réalisée faute de moyens, et l’impact des infections à NoV est probablement sous-estimé.
Sur ce continent, très peu d’études ont été menées. En collaboration avec le Centre de
Santé de Bobo Dioulasso, au Burkina Faso, une étude a permis d’investiguer l’épidémiologie
moléculaire des souches de NoV circulant dans cette région chez 418 enfants.
Alors que NoV GII.4 est le génotype prédominant dans la majorité des études réalisées en
Afrique, une remarquable diversité des souches circulantes a été observée lors de l’étude
menée au Burkina Faso, avec une proportion étonnamment élevée de NoV GI en
comparaison avec les génogroupes habituellement rapportés dans cette région du globe.
Le taux de portage mis en évidence chez les jeunes enfants asymptomatiques est
considérable. Ces enfants pourraient dès lors jouer un rôle de ‘réservoir’ pour les infections à
NoV.
Les rencontres fréquentes avec les NoV et l’exposition à de nombreuses souches différentes
sont vraisemblablement favorisées par un accès limité à l’eau potable et un niveau d’hygiène
moindre dans ces régions. Ceci pourrait expliquer une certaine protection de l’hôte, et le
portage élevé qui en résulterait.
Après une période d’incubation courte de 24 à 72 heures, le tableau clinique classique d’une
infection à NoV chez une personne préalablement en bonne santé est celui d’une gastroentérite,
dans la plupart des cas bénigne et spontanément résolutive en 2 à 3 jours. Il n’en
est pas de même chez les patients immunocompromis : ceux-ci peuvent présenter des
diarrhées persistantes et chroniques dont l’agent causal est souvent méconnu et sousdiagnostiqué.
Ces infections persistantes sont décrites depuis de nombreuses années chez les patients
ayant bénéficié d’une greffe de cellules souches hématopoïétiques, et ont été décrites par la
suite chez les patients ayant bénéficié d’une greffe d’organe solide. Chez les patients
présentant une immunosuppression profonde due à une infection par le VIH, des cas de
diarrhées chroniques à NoV ont également été rapportés.
Dans un hôpital universitaire où plus de 2000 patients ont bénéficié à ce jour d’une greffe
d’organe, il semblait opportun d’étudier les NoV chez ces patients. Grâce à des
collaborations efficaces avec l’équipe du Service de Néphrologie et une aide financière
obtenue auprès du CHU de Liège, une étude prospective a été réalisée durant près de
quatre ans chez des 117 patients transplantés rénaux, présentant ou non des symptômes
gastro-intestinaux. Lors de cette étude, une excrétion virale prolongée a été mise en
évidence chez les patients transplantés rénaux présentant une symptomatologie gastrointestinale,
mais également chez les patients asymptomatiques, avec des durées
d’excrétions d’au moins 8 et 6 mois respectivement. Cette excrétion prolongée était assortie
de charges virales qui restaient élevées chez certains patients, constituant dès lors une
source potentielle de transmission virale.
La détection des NoV par méthode de biologie moléculaire devrait faire partie de
l’exploration des troubles digestifs persistants chez les patients immunocompromis. Cela
permettrait de faire le diagnostic différentiel avec d’autres causes de troubles digestifs et
d’améliorer leur prise en charge clinique. En effet, la résolution des infections chroniques à
NoV chez les patients immunocompromis à la suite d’une greffe est liée à la reconstitution du
système immunitaire, et cette étude a effectivement montré l’impact d’une réduction du
traitement immunosuppresseur sur la symptomatologie.
L’étude des NoV a indéniablement contribué à développer et à acquérir des compétences
particulières en la matière, concernant un entéropathogène encore insuffisamment
recherché chez les patients à l’heure actuelle.
