En microbiologie, la coinfection, co-infection ou infection multiple, est l'infection simultanée d'un hôte par plusieurs agents pathogènes. Chez l'homme, en dépit de l'absence de données disponibles sur la prévalence globale, on estime ce phénomène très commun, voire plus courant que l'infection simple. Par exemple, la co-infection impliquant des helminthes affecte environ 800 millions de personnes dans le monde. Dans le domaine de la médecine (virologie, bactériologie) la co-infection est l'infection simultanée d'une cellule par au moins deux entités virales ou bactériennes différentes. Par exemple, la co-infection des cellules du foie par le virus de l'hépatite B et celui de l'hépatite D, peut conduire au-delà de l'infection initiale à une surinfection. Dans le cas des bactéries, il peut s'agir de deux souches génétiquement différentes d'une même bactérie, ou de deux espèces différentes. Par exemple de deux borrélies différentes dans le cas d'une maladie de Lyme, ou d'une borrélie "associée" à un autre pathogène bactérien ou viral qui aura pu être transmis par la même morsure de tique (il est assez fréquent qu'une même tique porte deux ou plus de deux pathogènes d'espèces différentes ; ainsi chez 1000 tiques Ixodes ricinus collectées dans une zone de loisirs boisée de Thuringe (Centre-Allemagne) des Borrelia spp., Babesia spp. spp Anaplasma. spp Rickettsia., Coxiella burnetii, et Francisella tularensis ont été recherchées ; 43,6 % de ces tiques étaient infectées par au moins un de ces pathogènes. Et, dans 8,4 % des cas, deux pathogènes différents coexistaient dans la tique (et 3 ou plus dans 1,6 % du lot étudié). La co-infection qui associe la tuberculose et le VIH est courante et dans certains pays, jusqu'à 80 % des tuberculeux sont séropositifs. La dynamique potentielle d'interconnexion entre ces deux maladies infectieuses est connue de longue date. D'autres cas courants de co-infection concernent le SIDA ou les infections polymicrobiennes telles que la maladie de Lyme.

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