Les leptospiroses dans les îles françaises de l’Océan Indien
// Leptospiroses on the French islands of the Indian Ocean
Résumé
La leptospirose est un problème de santé publique majeur dans les îles de l’Océan Indien. Des études récentes ont révélé des cycles de transmission distincts sur les diverses îles de la région, notamment à Madagascar et sur les îles françaises de Mayotte et de La Réunion. D’un point de vue évolutif, ces études démontrent la présence de différents cortèges bactériens sur les différentes îles. En effet, la faune sauvage de Madagascar héberge une diversité de leptospires pathogènes, dont une espèce endémique a été introduite sur l’île voisine de Mayotte, où elle est à l’origine d’une fraction non négligeable des infections aiguës chez l’Homme. En revanche, à La Réunion, la leptospirose humaine est causée par des leptospires dont la diversité génétique est clairement plus réduite car vraisemblablement d’introduction récente. D’un point de vue opérationnel, les données générées sur les îles françaises montrent que les rats ne sont pas les seuls animaux impliqués dans la transmission à l’Homme, suggérant au contraire l’implication d’autres animaux introduits, notamment les chiens qui méritent une attention particulière. Ces études, menées dans un cadre conceptuel « One Health », montrent que l’investigation du compartiment environnemental d’une zoonose permet d’éclairer les cycles de transmission en action dans chaque écosystème et, au-delà, contribue à orienter les stratégies de contrôle en les adaptant à chaque environnement.
Abstract
Leptospirosis is a zoonotic disease of medical concern worldwide, and particularly in several islands of the Indian Ocean. Recent investigations have revealed distinct transmission cycles in the different islands of this region, notably in Madagascar and on the two French islands of Mayotte and La Reunion. From an evolutionary perspective, these investigations have shown the presence of distinct bacterial assemblages in the different insular ecosystems. Indeed, Madagascar hosts a unique diversity of pathogenic Leptospira in its wild fauna, including one endemic species introduced to the neighbouring Mayotte Island, where it is responsible for an important part of acute infections in humans. By contrast, on Reunion Island, human leptospirosis results from a much narrower diversity of cosmopolitan Leptospira that are likely of recent introduction. From a prevention standpoint, data produced on the French islands of Indian Ocean reveal that rats are not the only animals at play in human transmission, but rather support an important role of other introduced animal taxa, among which dogs deserve special attention. Altogether, these studies, based on a One Health conceptual Framework show that the investigation of the environmental approach of a given zoonosis highlights the transmission cycles at work in a given ecosystem, and hence helps guiding the control measures to be implemented at each specific environment.
Introduction
La leptospirose humaine a fait l’objet d’un nombre considérable d’études cliniques et épidémiologiques. Pour autant, l’Homme est considéré comme une impasse pour les leptospires pathogènes et n’intervient de ce fait qu’à la marge dans leur cycle biologique. Ces bactéries assurent l’essentiel de ce cycle au sein de la faune sauvage ou domestique, qui joue un rôle de réservoir en maintenant et en excrétant les leptospires de façon chronique dans l’environnement. L’Homme s’infecte soit directement au contact d’animaux infectés soit, le plus souvent, de manière indirecte via l’urine excrétée par les animaux réservoirs. Les leptospires peuvent survivre électivement en milieu chaud et humide. La leptospirose humaine survient essentiellement de manière sporadique dans les climats tempérés, souvent à la faveur d’activités de plein air, récréatives ou professionnelles. La maladie exprime un faciès endémique en zone tropicale, en milieu périurbain et rural, favorisé par les mauvaises conditions d’hygiène. Elle peut prendre une allure épidémique à la suite d’épisodes pluvieux intenses 1,2.
Le cycle biologique des leptospires chez les animaux réservoirs a été récemment étudié par des approches expérimentales. L’infection de souris (Mus musculus) par voie intrapéritonéale conduit à une bactériémie transitoire (environ une semaine), suivie de la disparition des leptospires du sang circulant associée à une colonisation intraluminale des tubules rénaux qui met la bactérie à l’abri de la réponse immunitaire de l’animal 3. La colonisation rénale et l’excrétion urinaire qui en découle résultent de la formation, dans la lumière des tubules rénaux, de biofilms bactériens dont la structure et les mécanismes cellulaires de contrôle ne sont à ce jour que très partiellement connus 4,5. L’identification des espèces animales réservoirs, aptes à maintenir et excréter les leptospires pathogènes et à contaminer un environnement particulier, constitue la première étape dans la compréhension du cycle de ces bactéries in natura et dans la mise en évidence des variables ayant un impact majeur sur leur transmission à l’Homme.
Les prévalences élevées d’infection de la faune sauvage et domestique par une grande diversité de leptospires font de cette zoonose un modèle biologique de maladie émergente ou ré-émergente à déterminisme environnemental. Une investigation environnementale a été menée dans la plupart des îles de l’Océan Indien occidental, où la leptospirose est considérée comme un problème de santé publique majeur, notamment dans les deux îles françaises de La Réunion et de Mayotte 6 où les incidences chez l’Homme ont été estimées respectivement à 8,2 et 74,5 pour 100 000 7,8. Cette surveillance épidémiologique de la leptospirose humaine (qui, dans sa forme clinique classique, réalise le tableau du syndrome hépatorénal de Weil), conduite dans ces territoires français depuis plus de 30 ans, a motivé des enquêtes visant à disséquer les compartiments biotiques et abiotiques impliqués dans la persistance des leptospires dans l’environnement et leur transmission à l’Homme. Par ailleurs, des études sérologiques utilisant la technique de micro-agglutination bactérienne (MAT), qui détecte l’antigénicité des lipopolysaccharides (LPS) bactériens de surface, ont identifié chez les patients atteints de leptospirose aiguë les principaux sérogroupes prévalents dans la région ; elles indiquent des profils sérologiques distincts sur les deux îles françaises 9,10. Les leptospiroses humaines aiguës admises en milieu hospitalier à La Réunion résultent de façon très largement majoritaire d’infection par le sérogroupe Icterohaemorrhagiae 9. En revanche, ce même sérogroupe est absent à Mayotte depuis 2008, date de la mise en place d’une surveillance active sur cette île. Les leptospiroses humaines aiguës admises en milieu hospitalier à Mayotte révèlent la circulation d’une grande diversité de sérogroupes, Mini, Sejroe et Hebdomadis notamment 10,11. L’investigation des réservoirs animaux s’est jusqu’à récemment limitée à des approches également sérologiques, qui ne permettent pas de tirer de conclusions robustes quant aux espèces animales impliquées dans l’épidémiologie de la maladie chez l’Homme. En effet, ces approches rendent compte d’une exposition à une infection passée mais ne préjugent pas des espèces animales aptes, après la phase d’infection aiguë, à maintenir dans les tubules rénaux un biofilm bactérien stable dans le temps. Le portage rénal chronique de leptospires, qui identifie les principales espèces animales contaminatrices, est détecté par des techniques microbiologiques (mise en culture) ou moléculaires réalisées à partir de broyats de tissu rénal ou d’urine. Les enquêtes croisées d’épidémiologie moléculaire permettent, par la comparaison des séquences nucléotidiques de leptospires isolés chez des malades et chez les animaux excréteurs, d’identifier les espèces animales réservoirs probablement à l’origine des contaminations humaines 12,13.
Cet article résume certains de ces travaux menés dans un cadre conceptuel « One Health », qui explore à la fois l’Homme et son environnement, et intègre l’impact des perturbations environnementales sur la santé de l’Homme et des écosystèmes. Les données générées par ces travaux ont sensiblement modifié notre perception de la leptospirose sur les systèmes insulaires de l’Océan Indien, dont le plus emblématique est certainement l’île de Madagascar. Elles montrent que la pathologie chez l’Homme ne peut être dissociée de l’histoire naturelle de ces bactéries pathogènes, elle-même résultant d’interactions étroites et durables avec le milieu naturel qui les hébergent.
Un détour par Madagascar, qui abrite une diversité unique de leptospires endémiques
Les îles de l’Océan Indien sont reconnues comme un point chaud (hotspot) de biodiversité, chacune d’elles abritant un cortège unique d’espèces végétales et animales, introduites ou indigènes 14. La diversité des microorganismes dans cette région est en revanche quasi inconnue, et les progrès notables et récents qui concernent l’histoire évolutive des leptospires pathogènes dans la région 15,16,17,18,19 confèrent à ce taxon bactérien une place de choix dans le panorama de la microbiodiversité aujourd’hui connue de ce hotspot. Plusieurs études publiées récemment ont permis de vérifier une hypothèse rendant compte de l’apparente diversité de leptospires d’intérêt médical dans la région : les différentes îles abritent des cortèges d’espèces animales réservoirs différents, qui maintiennent et excrètent dans chacun de ces environnements insulaires une communauté particulière de leptospires.
À Madagascar, la leptospirose humaine est très mal connue à ce jour, très probablement par sous-diagnostic, et les principales données disponibles concernent l’infection animale. Madagascar héberge une diversité unique de petits mammifères terrestres et volants, qui se sont diversifiés sur la grande île au cours de dizaines de millions d’années d’isolement géographique 20,21. Les études menées chez les mammifères terrestres rongeurs et insectivores, ainsi que chez les chauves-souris malgaches, montrent qu’ils sont infectés par des leptospires uniques, endémiques pour la plupart, spécifiques de leurs hôtes respectifs et qui ont pour certains co-évolué avec leurs hôtes mammifères 15,16,19. Une de ces espèces de leptospires, initialement reconnue comme Leptospira borgpetersenii groupe B, mais récemment élevée au rang d’espèce nouvelle, Leptospira mayottensis, est remarquable à plus d’un titre. Cette espèce de leptospire a été initialement isolée et décrite chez des patients de l’île de Mayotte atteints de leptospirose 22 et jamais décrite chez l’Homme dans d’autres régions du monde. À Madagascar, L. mayottensis est inféodée à des réservoirs particuliers appartenant à la famille des Tenrecidae 16. Cette famille de mammifères est composée de 34 espèces insectivores, dont 31 sont endémiques de Madagascar 23. Parmi les autres espèces de leptospires rencontrées à Madagascar, Leptospira borgpetersenii est caractérisée par une diversité remarquable de lignées pathogènes, chacune d’elles étant strictement inféodée à un hôte mammifère endémique particulier (chauve-souris, tenrecs ou rongeurs endémiques de Madagascar) 15,16,19.
À Mayotte, des communautés de leptospires pathogènes endémiques
La leptospirose humaine à Mayotte est causée par quatre espèces bactériennes distinctes, dont l’espèce nouvelle L. mayottensis mentionnée plus haut 10,24. Une investigation moléculaire et bactériologique (mise en culture) de l’infection par leptospire conduite sur des centaines de petits mammifères comprenant des rats, des chauves-souris et des tenrecs (Tenrec ecaudatus, nom vernaculaire : tangue) a apporté des informations épidémiologiques importantes 13. En effet, les rats sont infectés par trois espèces bactériennes, Leptospira borgpetersenii, Leptospira interrogans et L. kirschneri. Le séquençage de plusieurs gènes bactériens incrimine les rats dans la leptospirose humaine, essentiellement par le portage des espèces L. borgpetersenii et L. nterrogans. Quant aux chauves-souris, elles ne sont que rarement infectées par des leptospires et, lorsque c’est le cas, elles le sont par l’espèce Leptospira kirschneri, dont le génotypage révèle que les lignées (ou génotypes) sont clairement distinctes de celles retrouvées chez les cas humains graves, excluant un rôle important de ces mammifères volants dans la leptospirose humaine locale. Enfin, les tangues sont exclusivement infectés par L. mayottensis, et aucune autre espèce mammifère étudiée dans le cadre de cette étude ne montre d’infection à L. mayottensis 13. Sachant que sur l’île voisine de Madagascar, les tenrecs sont les réservoirs exclusifs de L. mayottensis 16, et que les tangues ont été introduits par l’Homme à partir de Madagascar pour y être utilisés comme gibier, nous proposons que L. mayottensis, aujourd’hui responsable d’une part non négligeable des cas de leptospirose aiguë humaine à Mayotte 10, est à l’origine une espèce bactérienne inféodée au territoire malgache qui a été vraisemblablement introduite à Mayotte avec son réservoir animal, le tangue 13. Pour compléter ce tableau épidémiologique, il est important de noter qu’aucun des génotypes de leptospires de Mayotte n’a été décrit ailleurs dans le monde à ce jour (données non publiées et Lagadec et coll. 13). En résumé, la grande diversité des leptospires sur l’île de Mayotte résulte, pour partie au moins, de leptospires endémiques de Madagascar tels que L. mayottensis, et pour partie de lignées (génotypes) bactériennes jamais décrites ailleurs à ce jour et potentiellement endémiques de Madagascar et des îles voisines.
La leptospirose humaine à La Réunion, une zoonose causée par des leptospires cosmopolites d’introduction récente
Les séquences génétiques des leptospires isolés chez les malades diagnostiqués au CHU de La Réunion ont été établies 12. Elles révèlent que la leptospirose humaine aiguë ayant justifié une prise en charge hospitalière est causée à La Réunion par une espèce bactérienne très majoritaire, Leptospira interrogans, représentée par deux génotypes distincts, dont l’un est largement dominant. Par ailleurs, un piégeage de petits mammifères à La Réunion, réalisé durant 12 mois le long de deux transects altitudinaux situés sur les versants ouest (côte sous le vent) et est (côte au vent) de l’île, a permis de collecter plus de 1 000 animaux comprenant près de 750 rats (Rattus rattus et Rattus norvegicus) 12. L’isolement en culture des leptospires pathogènes et l’analyse moléculaire des broyats tissulaires montrent que ces rongeurs sont infectés exclusivement par L. interrogans, mais qu’un seul des deux génotypes décrits chez les cas humains graves est présent chez les rats. Cette enquête d’épidémiologie moléculaire indique donc que les rats ne rendent pas compte à eux seuls de l’ensemble des contaminations humaines à La Réunion. Des échantillonnages complémentaires de la faune sauvage (musaraignes, souris, chauves-souris) ainsi que d’animaux domestiques (bovins, porcs, chiens) ont permis en outre de révéler que (i) les chauves-souris, bien que densément infectées par L. botgpetersenii, ne contribuent en rien à la leptospirose humaine car elles excrètent des leptospires dont les génotypes ne sont jamais retrouvés chez les cas humains, (ii) les souris et les bovins sont également porteurs de L. borgpetersenii, dont un génotype est commun à celui retrouvé chez 5% des cas humains graves et enfin, (iii) les chiens sont infectés par L. interrogans, les deux génotypes identifiés chez ces animaux correspondant précisément à ceux retrouvés dans la totalité des cas humains graves de leptospirose à L. interrogans 12. Le niveau extrêmement réduit des leptospires d’intérêt médical à La Réunion (2 espèces, 3 génotypes) et des réservoirs identifiés, tous introduits sur l’île par l’Homme (rats, chiens, souris, bovins), la présence de génotypes cosmopolites (à distribution mondiale), suggèrent que les leptospires pathogènes pour l’Homme sont d’introduction récente à La Réunion, vraisemblablement concomitante de celle des mammifères hôtes. Enfin, un des résultats importants de cette étude est que les chiens ne peuvent être considérés comme un réservoir anecdotique et requièrent au contraire une investigation approfondie, car ils pourraient être à l’origine d’une part non négligeable de la transmission des leptospires pathogènes à l’Homme.
Conclusions
Le typage moléculaire des leptospires mis en œuvre ces dernières années sur différentes îles de l’Océan Indien a clairement modifié notre perception des cycles naturels de transmission des bactéries du genre Leptospira dans la région. Il apparaît que Madagascar, considérée comme l’un des cinq hotspots majeurs de biodiversité à l’échelle de la planète 14, a été le siège d’une intense diversification de leptospires pathogènes. Certaines de ces lignées ou espèces ont été introduites à un moment ou un autre de l’histoire évolutive de la région du Sud-Ouest Océan Indien sur l’île de Mayotte, située à proximité des côtes africaines et abritant une communauté diversifiée de leptospires uniques. La situation sur l’île de La Réunion, île océanique géographiquement isolée, est radicalement différente puisque la leptospirose humaine y est provoquée par des leptospires extrêmement peu diversifiés, cosmopolites et donc vraisemblablement d’introduction récente sur l’île. Il est à noter que la totalité des espèces de mammifères réservoirs identifiées ont été introduites sur l’île 12. Ces études montrent que la diversité de leptospires circulant dans les différentes îles, telle que suggérée par des études sérologiques antérieures, est le reflet des différents cortèges d’espèces de mammifères endémiques et/ou introduites hébergées par chacune de ces îles. Certaines questions restent pour le moment ouvertes, comme c’est le cas pour certains leptospires isolés de malades à Mayotte et dont le génotype indique que leur réservoir animal respectif n’a pas été identifié à ce jour.
Du point de vue des stratégies de contrôle, les différentes communautés bactériennes présentes à La Réunion et Mayotte doivent aujourd’hui être prises en compte dans les dispositifs de prévention. En effet, le seul vaccin commercialisé pour l’Homme protège de l’infection contre une espèce, L. interrogans, minoritaire à Mayotte. Par ailleurs, si la leptospirose est communément surnommée la maladie du rat, il apparaît que les rats ne permettent pas à eux seuls de rendre compte de tous les cas de contamination humaine à Mayotte ou à La Réunion. La question du rôle des chiens dans la contamination de l’Homme est posée 12,13. Au-delà des chiens de compagnie, Mayotte et La Réunion souffrent d’un nombre considérable de chiens errants ; une étude complète est aujourd’hui nécessaire afin de déterminer quelle part de l’épidémiologie humaine revient à ce réservoir commensal de l’Homme et jusqu’ici considéré comme un réservoir mineur 25.