There is compelling evidence that both human immunodeficiency virus (HIV) types emerged from two dissimilar simian immunodeficiency viruses (SIVs) in separate geographical regions of Africa. Each of the two HIVs has its own simian progenitor and specific genetic precursor, and all of the primates that carry these SIVs have been in close contact with humans for thousands of years without the emergence of epidemic HIV. To date no plausible mechanism has been identified to account for the sudden emergence in the mid–20th century of these epidemic HIVs. In this study we examine the conditions needed for SIV to complete the genetic transition from individual human SIV infections to epidemic HIV in humans. The genetic distance from SIV to HIV and the mutational activity needed to achieve this degree of adaptation to human hosts is placed within a mathematical model to estimate the probabilities of SIV completing this transition within a single SIV–infected human host. We found that the emergence of even one epidemic HIV strain, following a single human exposure to SIV, was very unlikely. And the probability of four or more such transitions (i.e. HIV–1 groups M, O and HIV–2 subtypes A and B) occurring in a brief period is vanishingly small. We conclude that SIV cannot become a zoonosis, but requires adaptive mutations to become HIV. Some modern event must have aided in the transition of SIV to HIV. Our research indicates that serial passage of partially adapted SIV between humans could produce the series of cumulative mutations sufficient for the emergence of epidemic HIV strains. We examined the rapid growth of unsterile injections in Africa beginning in the 1950s as a biologically plausible event capable of greatly increasing serial human passage of SIV and generating HIV by a series of multiple genetic transitions. We conclude that increased unsterile injecting in Africa during the period 1950–1970 provided the agent for SIV human infections to emerge as epidemic HIV in the modern era.
Titre de l'article
Transmissions en série à l'homme du SIV par injections non stériles et émergence de l'épidémie de HIV en Afrique
Transmissions en série à l'homme du SIV par injections non stériles et émergence de l'épidémie de HIV en Afrique
Introduction à l'article
Les HIV ont émergé en Afrique et dérivent de différents SIV. Il s'agit de comprendre l'émergence quasi simultanée de l'épidémie de deux types de HIV génétiquement distincts à partir de sources simiennes différentes localisées dans des zones géographiques séparées.
Il y a deux hypothèses majeures: les HIV pourraient avoir évolué à partir de cross-transmissions anciennes de SIV à l'homme en restant dans des zones enclavées en Afrique (l'épidémie aurait été déclenchée au 20ème siècle par des mouvements de population), ou des facteurs écologiques favorisant la transformation de SIV en HIV épidémiques auraient émergé au 20ème siècle.
Les auteurs montrent qu'une transmission en série de SIV à l'homme aurait permis l'accumulation de mutations adaptives ayant conduit à l'émergence de HIV épidémiques. Ils se sont basés sur l'augmentation d'injections non stériles observée en Afrique après la Seconde Guerre Mondiale, associée à l'introduction de médicaments injectables.
Les HIV ont émergé en Afrique et dérivent de différents SIV. Il s'agit de comprendre l'émergence quasi simultanée de l'épidémie de deux types de HIV génétiquement distincts à partir de sources simiennes différentes localisées dans des zones géographiques séparées.
Il y a deux hypothèses majeures: les HIV pourraient avoir évolué à partir de cross-transmissions anciennes de SIV à l'homme en restant dans des zones enclavées en Afrique (l'épidémie aurait été déclenchée au 20ème siècle par des mouvements de population), ou des facteurs écologiques favorisant la transformation de SIV en HIV épidémiques auraient émergé au 20ème siècle.
Les auteurs montrent qu'une transmission en série de SIV à l'homme aurait permis l'accumulation de mutations adaptives ayant conduit à l'émergence de HIV épidémiques. Ils se sont basés sur l'augmentation d'injections non stériles observée en Afrique après la Seconde Guerre Mondiale, associée à l'introduction de médicaments injectables.
Expériences de l'article
Les auteurs ont établi une phylogénie liant des SIV et des HIV en tenant compte du caractère épidémique ou non des HIV étudiés, avec un fragment du gène gag et en travaillant par neighbor-joining.
Puis ils ont choisi des sous-types de HIV-1 et -2 faiblement épidémiques, et y ont modélisé des mutations touchant de 20 à 200 nucléotides pour trouver un mécanisme de transition génétique pouvant produire des HIV épidémiques. Des taux de mutation in vivo et des données liées à la prolifération virale ont permis d'évaluer l'accumulation de mutations adaptives par génome de SIV et par personne. Les auteurs ont alors évalué des temps de génération d'un HIV à partir d'un SIV, en fonction de la proportion m (nombre de mutations) du génome SIV devant changer, grâce à un modèle informatique (Table 1).
Les auteurs ont établi une phylogénie liant des SIV et des HIV en tenant compte du caractère épidémique ou non des HIV étudiés, avec un fragment du gène gag et en travaillant par neighbor-joining.
Puis ils ont choisi des sous-types de HIV-1 et -2 faiblement épidémiques, et y ont modélisé des mutations touchant de 20 à 200 nucléotides pour trouver un mécanisme de transition génétique pouvant produire des HIV épidémiques. Des taux de mutation in vivo et des données liées à la prolifération virale ont permis d'évaluer l'accumulation de mutations adaptives par génome de SIV et par personne. Les auteurs ont alors évalué des temps de génération d'un HIV à partir d'un SIV, en fonction de la proportion m (nombre de mutations) du génome SIV devant changer, grâce à un modèle informatique (Table 1).
Résultats de l'article
Les plus fortes proximités SIV/HIV ont lieu entre HIV-1 et SIVcpz, et HIV-2 et SIVsm . Les infections au SIV sont des "dead ends" donc SIV ne peut pas être une zoonose: des mutations adaptives sont nécessaires à son épidémie. Les temps de mutations favorisant la transition SIV/HIV sont longs (Table 1) donc elle ne peut pas s'effectuer pendant la phase chronique de l'infection, car le SI de l'individu détruirait les virus. Elle doit donc avoir concerné plusieurs personnes en même temps. Ainsi, il est très improbable que des souches de HIV aient émergé spontanément à partir d'une infection directe de l'homme au SIV. La transformation rapide de 4 ou 5 anciens SIV en le HIV moderne suggèrent un seul évènement moderne s'étant produit à plusieurs endroits: l'analyse bibliographique indique une forte augmentation (75% des ménages) de la réutilisation de seringues plastiques non stériles entre 1959 et 1964 suite à des campagnes internationales de santé publique.
Les plus fortes proximités SIV/HIV ont lieu entre HIV-1 et SIVcpz, et HIV-2 et SIVsm . Les infections au SIV sont des "dead ends" donc SIV ne peut pas être une zoonose: des mutations adaptives sont nécessaires à son épidémie. Les temps de mutations favorisant la transition SIV/HIV sont longs (Table 1) donc elle ne peut pas s'effectuer pendant la phase chronique de l'infection, car le SI de l'individu détruirait les virus. Elle doit donc avoir concerné plusieurs personnes en même temps. Ainsi, il est très improbable que des souches de HIV aient émergé spontanément à partir d'une infection directe de l'homme au SIV. La transformation rapide de 4 ou 5 anciens SIV en le HIV moderne suggèrent un seul évènement moderne s'étant produit à plusieurs endroits: l'analyse bibliographique indique une forte augmentation (75% des ménages) de la réutilisation de seringues plastiques non stériles entre 1959 et 1964 suite à des campagnes internationales de santé publique.
Rigueur de l'article
Une étude très intéressante mais qui reste très bibliographique, où les expériences correspondent uniquement à des modélisations informatiques (certes très rigoureuses), et qui semble un peu détachée de la réalité biologique. Un apport expérimental "de paillasse", même limité, aurait été vraiment intéressant pour pouvoir tester les modèles employés (sur les temps de mutation, par exemple, ou la nature "dead end" des infections au SIV) et aurait rendu l'article beaucoup plus clair et convaincant.
Une étude très intéressante mais qui reste très bibliographique, où les expériences correspondent uniquement à des modélisations informatiques (certes très rigoureuses), et qui semble un peu détachée de la réalité biologique. Un apport expérimental "de paillasse", même limité, aurait été vraiment intéressant pour pouvoir tester les modèles employés (sur les temps de mutation, par exemple, ou la nature "dead end" des infections au SIV) et aurait rendu l'article beaucoup plus clair et convaincant.
Ce que cet article apporte au débat
Cet article fournit une hypothèse supplémentaire pouvant expliquer l'émergence soudaine, au milieu du 20ème siècle, de l'épidémie de HIV: la réutilisation massive de seringues plastiques lors de campagnes de santé publique vers 1960 aurait pu être le vecteur d'une infection en série de personnes au SIV, ce qui aurait induit une accumulation simultanée de mutations adaptives de ce virus ayant déclenché la transition SIV-HIV, avec plus ou moins de proximité entre les souches selon le SIV initial.
Cet article fournit une hypothèse supplémentaire pouvant expliquer l'émergence soudaine, au milieu du 20ème siècle, de l'épidémie de HIV: la réutilisation massive de seringues plastiques lors de campagnes de santé publique vers 1960 aurait pu être le vecteur d'une infection en série de personnes au SIV, ce qui aurait induit une accumulation simultanée de mutations adaptives de ce virus ayant déclenché la transition SIV-HIV, avec plus ou moins de proximité entre les souches selon le SIV initial.
Remarques sur l'article
L'article est globalement très bien documenté et semble rigoureux d'un point de vue mathématique. Le lien avec la bibliographie est bien démontré et intéressant. Cependant, le contenu n'est pas toujours clair, et du coup, parfois moins convaincant (voir paragraphe sur les "dead end SIV infections"). Il est parfois difficile de suivre la démarche expérimentale des auteurs, qui s'appuie énormément sur de la modélisation pas toujours très bien décrite.
L'article est globalement très bien documenté et semble rigoureux d'un point de vue mathématique. Le lien avec la bibliographie est bien démontré et intéressant. Cependant, le contenu n'est pas toujours clair, et du coup, parfois moins convaincant (voir paragraphe sur les "dead end SIV infections"). Il est parfois difficile de suivre la démarche expérimentale des auteurs, qui s'appuie énormément sur de la modélisation pas toujours très bien décrite.
Figure
Estimation du nombre de jours d'infection aigue (période à fort titre viral) requis pour m mutations. (Marx et al., 2001)
Estimation du nombre de jours d'infection aigue (période à fort titre viral) requis pour m mutations. (Marx et al., 2001)
Dernière modification il y a plus de 10 ans.