Novel norovirus recombinants and of GII.4 sub-lineages associated with outbreaks between 2006 and 2010 in Belgium

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Noroviruses (NoVs) are an important cause of acute gastroenteritis in humans worldwide. To gain insight into the epidemiologic patterns of NoV outbreaks and to determine the genetic variation of NoVs strains circulating in Belgium, stool samples originating from patients infected with NoVs in foodborne outbreak investigations were analysed between December 2006 and December 2010.</p> <p>Results</p> <p>NoVs were found responsible of 11.8% of all suspected foodborne outbreaks reported in the last 4 years and the number of NoV outbreaks reported increased along the years representing more than 30% of all foodborne outbreaks in 2010. Genogroup II outbreaks largely predominated and represented more than 90% of all outbreaks. Phylogenetic analyses were performed with 63 NoV-positive samples for the partial polymerase (N = 45) and/or capsid gene (N = 35) sequences. For 12 samples, sequences covering the ORF1-ORF2 junction were obtained. A variety of genotypes was found among genogroups I and II; GII.4 was predominant followed in order of importance by GII.2, GII.7, GII.13, GI.4 and GI.7. In the study period, GII.4 NoVs variants 2006a, 2006b, 2007, 2008 and 2010 were identified. Moreover, phylogenetic analyses identified different recombinant NoV strains that were further characterised as intergenotype (GII.e/GII.4 2007, GII.e/GII.3 and GII.g/GII.1) and intersub-genotype (GII.4 2006b/GII.4 2007 and GII.4 2010/GII.4 2010b) recombinants.</p> <p>Conclusions</p> <p>NoVs circulating in the last 4 years in Belgium showed remarkable genetic diversity either by small-scale mutations or genetic recombination. In this period, GII.4 2006b was successfully displaced by the GII.4 2010 subtype, and previously reported epidemic GII.b recombinants seemed to have been superseded by GII.e recombinants in 2009 and GII.g recombinants in 2010. This study showed that the emergence of novel GII.4 variants together with novel GII recombinants could lead to an explosion in NoV outbreaks, likewise to what was observed in 2008 and 2010. Among recombinants detected in this study, two hitherto unreported strains GII.e/GII.3 and GII.g/GII.1 were characterised. Surveillance will remain important to monitor contemporaneously circulating strains in order to adapt preventive and curative strategies.</p

La contamination de l'eau et des aliments par les virus pathogènes pour l'homme

peer reviewedaudience: researcher, professional, studen

Infections virales humaines d'origine alimentaire

Several viruses may be transmitted to humans via food including hepatitis A and E virus (VHA and VHE), Norwalk type calicivirus, rotavirus and astrovirus. Enterovirus and enteric adenovirus may also be transmitted. Sick people or healthy carriers excrete these viruses in their stools. Shellfish and water are the most frequently contaminated foodstuffs. Another route of infection is during handling of food. Detection of these viruses in food is complex for several reasons: the interaction of virus and food makes viral concentration and purification difficult, in vitro culture of these viruses is difficult if not impossible, and the quantity of virus present in the sample is low. Molecular technology (PCR) is the most suitable method of detection. Another method is to choose an indicator of viral faecal contamination.Plusieurs virus sont susceptibles d’être transmis à l’homme par l’alimentation : les virus des hépatites A et E (VHA et VHE) ; les calicivirus de type Norwalk ; les rotavirus et les astrovirus. Les entérovirus et les adénovirus entériques peuvent également être transmis. Ces virus sont excrétés dans les selles de malades ou de porteurs sains. Les aliments le plus souvent impliqués sont les coquillages et l’eau. Une autre voie d’infection est due à la manipulation des aliments. La détection de ces virus dans les aliments est rendue complexe pour plusieurs raisons : les interactions virus-aliments rendent la concentration et la purification virale délicates, la culture in vitro de ces virus est difficile voire impossible et la quantité de virus présents dans l’échantillon est faible. Les techniques moléculaires (PCR) sont les plus adaptées. Une autre méthode consiste à choisir un indicateur de contamination virale fécale

Norovirus animaux

Among enteric caliciviruses, noroviruses belong to the genus Norovirus, one of the four accepted genera in the family Caliciviridae. These single-stranded, positive-sense RNA viruses are highly variable both genetically and antigenically. Several animal enteric caliciviruses that are morphologically indistinguishable and genetically closely related to human noroviruses have been identified. The first bovine enteric noroviruses were described in Great Britain and are known as Newbury Agent 2. At least three genetic clusters of porcine noroviruses join together within genogroup II noroviruses. Human noroviruses are the most important cause of acute gastroenteritis illness in people of all ages. In the USA, they are associated with approximately 30-50% of all food-borne outbreaks. Until now, noroviruses have not been associated with gastroenteritis outbreaks in immunocompetent animals. Neither bovine nor porcine noroviruses can replicate in cell culture, although human norovirus can grow in a complex 3D culture system. However, the recently discovered murine noroviruses can replicate in cell culture and are therefore used as model viruses to study human noroviruses. This review focusses on virus classification, virion structure, pathogenesis, epidemiology, immune response and diagnosis of animal noroviruses in comparison with human noroviruses. The classification of animal enteric caliciviruses within the Norovirus genus raises the question of whether transmission from an animal reservoir to humans could occur. Answering this question is important in determining the risk of cross-species infections affecting the epidemiology and evolution of these viruses and so complicating the control of human norovirus infections

Norovirus bovins isolés en Belgique en 2007 et investigation de leur potentiel zoonotique par l’étude des interactions virus-celllules

Appartenant à la famille des Caliciviridae, les norovirus sont des virus non enveloppés. Leur génome est composé d’un ARN monocaténaire de polarité positive d’approximativement 7,5 kb. Trois cadres ouverts de lecture (ORFs) y sont décrits et l’ORF 2 code pour l’unique protéine composant leur capside. Les norovirus infectent l’homme et les animaux (bovins, porcins, murins). Chez l’homme, ils sont des agents majeurs de gastroentérite sporadique ou épidémique d’origine souvent alimentaire. Chez le bovin, ils seraient également les agents d’entérite bénigne bien qu’à l’heure actuelle aucune épidémie à norovirus n’ait été décrite chez cette espèce. La voie d’infection des norovirus est habituellement oro-fécale, ils sont très résistants dans l’environnement et une infection peut survenir même avec une très faible dose infectieuse. Les norovirus humains et animaux sont relativement proches génétiquement et coexistent parfois de manière très étroite dans nos pays d’Europe du nord. Il est donc logique d’envisager le risque zoonotique lié aux norovirus animaux et plus particulièrement celui lié aux norovirus bovins. Ces derniers sont considérés comme endémiques dans des pays proches de la Belgique et une forte séroprévalence apparente a été montrée dans ce pays. Ce travail avait pour but l’étude moléculaire des souches de norovirus bovins ayant circulé au cours de l’année 2007. L’investigation préliminaire de leur potentiel zoonotique a également été étudiée au travers des interactions virus-cellules. Une banque d’échantillons de matières fécales bovines en provenance d’un laboratoire d’analyse et de diagnostic vétérinaire installé en Région Wallonne (ARSIA) a été constituée tout au long de l’année. Un diagnostic rapide par RT PCR a été effectué pour détecter des séquences de norovirus bovins des deux génotypes décrits actuellement. Les couples d’amorces utilisés, JV12-13, BEC et CBECu s’hybridaient dans les régions codant pour la polymérase virale et dans le début de l’ORF2, régions assez conservées. Ces séquences ont été analysées comparativement à celles isolées dans les années précédentes. Parallèlement, des pseudoparticules d’une souche de norovirus bovin (B309) et d’une souche de norovirus humain (HV) ont été produites comme décrit précédemment avec de légères modifications. Leur concentration protéique a été obtenue par BCA et des lapins ont été immunisés avec ces antigènes. Trois injections de 25 µg d’antigènes dilués dans du PBS et complétées avec les adjuvants complet et incomplet de Freund ont été réalisées. La production d’un sérum hyperimmun dirigé contre la protéine de capside des norovirus a été contrôlée par ELISA. Les pseudoparticules ont ensuite été utilisées pour des études de liaisons sur différents types cellulaires dont les Caco2, cellules connues pour exprimer à leur surface des oligosaccharides proches de ceux des systèmes ABO et de Lewis, ces oligosaccharides étant impliqués comme récepteurs cellulaires pour de nombreux norovirus humains. L’attachement des pseudoparticules a été mis en évidence par immunofluorescence indirecte en utilisant les sérums polyclonaux et un anticorps secondaire anti-lapin couplé à l’Alexa fluor 488. Des séquences de norovirus bovins ont pu être identifiées dans les prélèvements de matières fécales bovines tout au long de la période de constitution de la banque, ces séquences étant proches de celles des norovirus bovins de génotype 2. Une prévalence apparente dans les cheptels bovins de Wallonie a put être déterminée. Au cours de premiers tests réalisés, si les pseudoparticules de HV se sont liées aux cellules Caco2, aucun attachement des pseudoparticules du norovirus bovin à ces mêmes cellules n’a pu être démontré. Nous avons donc montré que les norovirus sont largement répandus en Belgique et leur diagnostic tout au long de la période d’échantillonnage prouve un certain caractère endémique de ces virus en Belgique ; cette constatation rejoignant celles en provenance de pays proches (Grande Bretagne, Allemagne) et de séroprévalence. De ce fait, ils pourraient constituer un risque zoonotique, risque qui pourrait être cependant pondéré par les études préliminaires d’interaction virus-cellules. Des études plus approfondies ont besoin d’être conduites à ce sujet

Genetic and evolutionary perspectives on genogroup III, genotype 2 bovine noroviruses

Bovine noroviruses are enteric pathogens that are detected in stool samples from cattle. Five genogroups are currently described in the genus Norovirus (family Caliciviridae), and within the genogroups, sequences are further divided into genotypes according to genetic homology and phylogenetic relationships. In this study, stool specimens from Belgian cattle were screened by RT-PCR. All of the sequences that were detected were phylogenetically related to genogroup III genotype 2 bovine noroviruses, confirming their higher prevalence in comparison with strains from genotype 1. When other sequences from around the world were introduced, phylogenetic inferences allowed neither the determination of phylogenetic lineages over time nor the deduction of topotypes for genotype 2 bovine noroviruses. Three complete genotype 2 bovine norovirus sequences were also compared genetically (Newbury2/1976 /UK, Dumfries/1994/UK and B309/2003/BE). Interestingly, the genetic divergence of the complete genomes of these three strains was relatively low, but a region of the N-terminal protein encoded by ORF1, the hypervariable region of the capsid gene encoded by ORF2, and a region of the minor structural protein encoded by ORF3 seem to be the most exposed to genetic evolution. Bayesian inference also showed that genetic evolution of genogroup III, genotype 2 bovine noroviruses over a 30-year period seemed to be lower than that already reported for noroviruses from the genotypes 3 and 4 in genogroup II