Thời kỳ nung bệnh phụ thuộc vào loài động vật, số lượng vi rút, đường xâm nhập và type vi rút, trong một số trường hợp có thể kéo dài 2 - 10 ngày (Donaldson, 1988). Vi rút LMLM có tính hướng thượng bì, nhân lên ở nơi nhiễm, đi vào máu và các cơ quan phủ tạng. Khi vi rút vào máu sẽ gây sốt, mụn nước thứ phát thường thấy ở niêm mạc xoang miệng, vành móng, kẽ móng, núm vú bò sữa, mõm lợn. Mụn vỡ, tổn thương thượng bì được lấp đầy, không để lại sẹo. Mụn nước chỉ loét khi nhiễm khuẩn kế phát. Con vật có thể suy yếu và chết.
Nhìn chung, quá trình sinh bệnh LMLM gồm ba giai đoạn, gồm: (i) Giai đoạn vi rút nhân lên ở những điểm “cửa vào”, trước khi xuất hiện trong máu; (ii) giai đoạn vi rút xuất hiện trong máu, ở các mô đích có các mụn nước (do nhiễm vi rút thứ cấp); (iii) giai đoạn hồi phục và lành bệnh (hoặc lành bệnh mang trùng) (Arzt J. et al., 2011).
Sau khi xâm nhiễm vào bò, bê, vi rút LMLM trước hết nhân lên ở mô mũi - hầu, tại vách tế bào biểu mô lympho ở hạch hạnh nhân. Đây là những tế bào sản sinh keratin nội bào trong khi đó những tế bào tầng dưới (nội biểu mô) và tế bào võng lưới nội mô (mang 2 phân tử đánh dấu MHCII/CD11c, thường là tế bào trình diện kháng nguyên) vẫn không nhiễm vi rút. Khi vi rút xuất hiện trong máu, chúng cũng đồng thời tăng lên ở mô phổi nhưng giảm ở mô mũi - hầu (Arzt J. et al., 2010).
Quá trình bệnh lý tế bào tại các mô cảm thụ liên quan đến tương tác của vi rút và tế bào cảm thụ, tùy thuộc vào (i) độc lực và đường gây nhiễm hay tế bào cảm thụ mang sẵn thụ thể (integrin αVβ6) để nhận biết vi rút, (ii) sự cân bằng giữa vi rút nhân lên và đáp ứng miễn dịch bẩm sinh của tế bào với sự sản sinh IFN type 1 (Zhu et al., 2013), type 3 và lượng lớn interferon trong huyết thanh (Arzt J. et al., 2014), và cuối cùng là (iii) sự tiêu diệt tế bào nhiễm vi rút của động vật chủ với sự tham gia của thụ thể “tín hiệu diệt” dẫn truyền đến mô cảm thụ và sự tăng thải tiết interferon ngoại bào, gây tăng tín hiệu kích thích sản sinh
IL-1 (Zhu et al., 2013). Tại mô nhân lên đầu tiên, tùy tương tác của vi rút với tế bào chủ mà một bộ phận thuộc vùng tăng sinh biệt hóa của hạch lympho có thể thiết lập tình trạng mang trùng lâu dài (Robinson L. et al., 2016).
Trong đa số các trường hợp bệnh ở cừu là ẩn tính, tuy nhiên vi rút LMLM type O Myanmar98 có độc lực cao với cừu và cho kết quả gây nhiễm ổn định ở cừu, gây nhiễm bằng 1 trong 4 cách (i) qua đường bờ lợi móng (ii) tiếp xúc tự nhiên với cừu bệnh (iii) nhỏ mũi hầu và (iv) khí dung mũi hầu đều có thể gây bệnh LMLM. Sau khi xâm nhiễm vi rút LMLM cũng chọn điểm nhân lên đầu tiên là khu vực hầu họng. Phương pháp sát bờ lợi móng và nhỏ mũi - hầu gây biểu hiện triệu chứng sớm hơn so với 2 phương pháp khí dung và tiếp xúc tự nhiên, có thể dùng trong đánh giá hiệu lực vắc xin, thử thách cường độc ở cừu thay cho phương pháp tiếp xúc tự nhiên (Stenfeldt C. et al., 2015).
Ở lợn, cơ chế sinh bệnh, miễn dịch có những điểm khác ở bò, dẫn đến những hệ lụy rất lớn khi dịch xảy ra ở vùng nuôi có mật độ cao. Bệnh LMLM ở lợn thường diễn biến cấp tính ở với tỷ lệ chết rất cao. Ngoài những triệu chứng đặc thù, các trường hợp bệnh á cấp tính thường có dấu hiệu viêm cơ tim, giảm tăng trọng và sốt mạn tính (Arzt J. et al., 2011). Lợn mẫn cảm với vi rút LMLM hơn bò khi gây nhiễm bằng đường hô hấp trên. Về đường xâm nhập, lợn nhiễm vi rút qua đường trong miệng-hầu, đôi khi qua đường trong mũi-hầu. Sau khi xâm nhập, vi rút nhân lên đầu tiên ở khu vực miệng-hầu, đặc biệt tại hạch hạnh nhân (Stenfeldt C. et al., 2014b). Sau khi xâm nhiễm 6 đến 12 giờ có thể tìm thấy vi rút nhân lên ở dây thanh quản và hạch hạnh nhân, một phân dòng tế bào biểu mô hạch lympho hầu họng lợn, đồng thời, vi rút còn nhân lên ở tế bào biểu mô tế bào biểu mô sừng (CD172a+) vòm khẩu cái, tạo ra một lượng lớn vi rút thải vào môi trường. Sau 18 - 24 giờ vi rút xuất hiện trong máu, khoảng 24 giờ sau, mụn nước hình thành (Stenfeldt C. et al., 2014a; Stenfeldt C. et al., 2016). Lợn có đáp ứng miễn dịch interferon và kháng thể loại trừ vi rút ra khỏi cơ thể. Vi rút thường lây lan nhanh trong đàn nhưng chỉ cần cách ly lợn là ngăn cản được sự truyền lây. Khác với trâu, bò, lợn không có tình trạng miễn dịch mang trùng (Stenfeldt C. et al., 2016).