L'attaque s'est produite dans la ville de Bahawalpur, à 400 km au sud-ouest de Lahore.
"Trois hommes armés de pistolets sont entrés dans la mosquée Al-Qamar et ont tiré sur les fidèles. Deux ont été tués et sept autres blessés, dont deux sont dans un état critique", a déclaré à l'AFP le chef de la police locale, Babar Bakht.
Le motif de l'attaque, qui n'a pas été revendiquée, est inconnu, selon le responsable policier.
La région a souvent été le théâtre d'affrontements entre sunnites et chiites.
Les chiites représentent quelque 20% des 160 millions de Pakistanais, majoritairement sunnites.
Les violences entre les deux communautés ont fait plus de 4.000 morts ces dix dernières années.
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