Analyse des souches prédominantes de coqueluche dans différentes régions de Chine après l’application de vaccins acellulaires
La résurgence de la coqueluche en Chine suite à l’introduction des vaccins acellulaires (VAC) soulève des questions cruciales sur l’évolution bactérienne et l’efficacité vaccinale. Cette étude propose une analyse génomique et épidémiologique exhaustive des souches de Bordetella pertussis circulant dans trois régions géographiquement distinctes de Chine (Tianjin, Xi’an et Shenzhen), afin d’élucider la diversité des souches, les profils de résistance aux antibiotiques et les relations phylogénétiques dans l’ère post-VAC.
Introduction
Malgré une vaccination généralisée, la coqueluche demeure un problème de santé publique majeur. Bien que les VAC aient réduit la morbidité et la mortalité à l’échelle mondiale, leur adoption tardive en Chine a coïncidé avec une résurgence retardée des cas. Des études antérieures indiquent que les souches chinoises de B. pertussis ont divergé en lignées évolutives uniques, distinctes des tendances mondiales, probablement sous l’effet combiné de la pression vaccinale et des facteurs épidémiologiques locaux. Cette étude approfondit ces résultats en analysant 199 isolats cliniques collectés entre 2018 et 2019, intégrant le typage multilocus (MLST), le profil de résistance aux macrolides et la phylogénétique génomique pour caractériser les dynamiques régionales des souches.
Matériel et méthodes
Collecte et identification des souches
Sur 375 cas suspects de coqueluche à l’hôpital Tianjin Second People’s Hospital, 100 isolats confirmés par culture ont été obtenus chez des patients n’ayant pas reçu de macrolides ou les ayant utilisés moins de deux jours. Les écouvillons/aspirats nasopharyngés ont été cultivés sur gélose au charbon supplémentée en céphalexine avec 10 % de sang de mouton à 37°C pendant 72 heures. Les souches ont été confirmées par spectrométrie MALDI-TOF. Les isolats de Xi’an (BioProject PRJNA489102 ; n=49) et Shenzhen (CNGB CNP0001528 ; n=50) ont été inclus pour une comparaison interrégionale.
Séquençage et analyse génomique
L’ADN génomique a été extrait avec le kit Promega Wizard® puis séquencé sur plateforme Illumina HiSeqX. Les assemblages chromosomiques ont été construits avec Chromosomer v0.1.3 en utilisant la souche vaccinale chinoise CS (GCF_000212975.1) comme référence. Les polymorphismes mononucléotidiques (SNPs) et variations structurelles ont été identifiés avec NucDiff v2.0.2. La reconstruction phylogénétique a utilisé RAxML v8.2.12 (862 SNPs) et visualisée via EvolView. B. parapertussis et la souche CS ont servi de groupe externe et référence, respectivement.
Résultats
Profil épidémiologique de la cohorte de Tianjin
La cohorte de Tianjin (n=100) était principalement composée de nourrissons et jeunes enfants : 22 % âgés de 3–6 mois et 39 % de 7–24 mois. Les adultes (≥18 ans) représentaient 12 % des cas. L’analyse du statut vaccinal a révélé trois groupes : entièrement vaccinés (4 doses de VAC ; 12 %), partiellement vaccinés (45 %) et non vaccinés (43 %). Aucune différence significative liée au sexe n’a été observée (hommes : 54 % ; femmes : 46 %).
Diversité MLST et variations régionales
Treize profils MLST distincts ont été identifiés à Tianjin, dépassant les rapports antérieurs en Chine. Les principaux types incluaient :
- fhaB3/fim2-1/fim3-1/prn1/ptxA1/ptxP1 (48 %)
- fhaB3/fim2-1/fim3-2/prn1/ptxA1/ptxP1 (20 %)
- fhaB3/fim2-1/fim3-4/prn1/ptxA1/ptxP1 (15 %)
- fhaB3/fim2-1/fim3-2/prn4/ptxA1/ptxP3 (6 %)
- fhaB3/fim2-1/fim3-4/prn4/ptxA1/ptxP3 (2 %)
Les types minoritaires (<2 % chacun) incluaient des combinaisons avec prn2, prn11 et prn15. Les allèles ptxP1 dominaient (83 %), tandis que ptxP3 apparaissait dans 15 % des souches. Les tests de Cramer n’ont montré aucune association significative entre les types MLST et le sexe (V=0,36) ou le statut vaccinal (V=0,30).
Mécanismes de résistance aux macrolides
Quatre-vingt-quatre pour cent (84/100) des souches de Tianjin portaient la mutation A2047G de l’ARNr 23S, conférant une résistance aux macrolides. Les SNPs associés à la résistance étaient localisés dans trois loci :
- 2361/BPTD_RS11675 (81 %)
- 3130/BPTD_RS15455 (1 %)
- 2071/BPTD_RS1025 (2 %)
Les mutations A2047G étaient présentes dans les lignées ptxP1 (75/85) et ptxP3 (6/15), indiquant une évolution parallèle de la résistance.
Dynamiques phylogénétiques et regroupements régionaux
La phylogénie basée sur les SNPs a révélé des trajectoires évolutives distinctes :
- Tianjin : Les souches étaient dispersées sans regroupement net, suggérant des réseaux de transmission diversifiés.
- Xi’an : Cinq clusters, dont le plus important regroupé près de la souche ancestrale CS, indiquant une divergence lente.
- Shenzhen : Trois clusters, dont un clade dominant homogène (n=32) formant une lignée divergente de CS.
L’analyse des mutations par rapport à CS a montré un nombre accru de SNPs à Xi’an (2 831), suivi de Tianjin (1 857) et Shenzhen (1 754). Cependant, les isolats de Tianjin présentaient moins de mutations spécifiques (123 vs. 283 à Xi’an et 228 à Shenzhen), suggérant un flux génique interrégional plus important.
Discussion
Divergence des souches sous pression vaccinale
Le remplacement des allèles vaccinaux (prn1, ptxP1) par des variants circulants (prn4, ptxP3) reflète une évasion immunitaire continue. La persistance de ptxP3—associée à une production accrue de toxine coquelucheuse—chez 15 % des souches de Tianjin correspond aux tendances mondiales d’expansion de lignées virulentes post-VAC. Les différences régionales de densité des clusters (ex. cluster homogène à Shenzhen vs. dispersion à Tianjin) pourraient refléter des variations de couverture vaccinale, densité populationnelle ou usage d’antibiotiques.
Implications pour l’efficacité vaccinale
Le décalage antigénique entre la souche vaccinale CS et les génotypes prévalents (prn4/ptxP3) suggère une diminution de l’efficacité vaccinale, nécessitant des mises à jour des composants vaccinaux. Par ailleurs, la coexistence de résistances A2047G dans les lignées ptxP1 et ptxP3 complique les protocoles thérapeutiques, soulignant le besoin d’alternatives (β-lactamines, triméthoprime-sulfaméthoxazole).
Limites et perspectives
Bien que couvrant des centres urbains majeurs, cette étude exclut les populations rurales où la couverture VAC peut différer. De plus, l’impact fonctionnel des SNPs observés sur la virulence et la transmissibilité nécessite des recherches approfondies. Une surveillance longitudinale multisite précisera si les tendances actuelles annoncent une domination nationale de ptxP3 ou une diversification régionale persistante.
Conclusion
La population hétérogène de B. pertussis en Chine présente une adaptation régionale marquée post-VAC, caractérisée par une résistance croissante aux macrolides, une divergence antigénique des souches vaccinales et des trajectoires phylogénétiques distinctes. La coexistence de multiples lignées résistantes souligne l’urgence de vaccins actualisés intégrant les génotypes prévalents et d’un contrôle renforcé de l’usage des antibiotiques. Une surveillance génomique soutenue, incluant les zones rurales, sera cruciale pour atténuer la résurgence de la coqueluche en Chine.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000002244