Persistance du virus de la fièvre aphteuse et réponse antivirale innée : étude des interactions moléculaires virus/hôte par approche « interféractomique » chez quatre espèces cibles (Bos taurus, Ovis aries, Capra hircus et Sus scrofa) - PASTEL - Thèses en ligne de ParisTech Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2023

Foot-and-mouth disease virus persistence and innate antiviral response : study of virus/host molecular interactions using an

Persistance du virus de la fièvre aphteuse et réponse antivirale innée : étude des interactions moléculaires virus/hôte par approche « interféractomique » chez quatre espèces cibles (Bos taurus, Ovis aries, Capra hircus et Sus scrofa)

Morgan Sarry

Résumé

Foot-and-Mouth Disease (FMD) is a highly contagious viral animal disease affecting wild and domestic artiodactyls. More than five hundred years after it was first described, FMD remains a major threat to animal health. Following FMDV (Foot-and-Mouth Disease Virus) infection, more than 50% of ruminants become persistently infected. Interestingly, no signs of persistence have been identified in swine. Although decades have been spent studying the persistence of FMDV, the mechanisms underlying its establishment, maintenance and resolution remain to be elucidated. However, some insights have already been uncovered. A FMDV-host co-evolution has been demonstrated, as well as the immunomodulatory effect of the virus. Using a model of primary bovine cells derived from the dorsal soft palate, the main site of primary replication and persistence of the virus in vivo, it has been possible to characterise the transcriptional responses of the host during FMDV infection. It was shown that acute infection is characterised by the induction of a significant antiviral response, while persistent infection is associated with a long-lasting but diminished innate immune response that is ineffective in eliminating the virus. Like many viruses, FMDV has developed strategies for escaping the innate response, mainly by targeting type I interferons (IFN). Taken together, these data suggest that a balance is established between the virus presence and the host's response, through the establishment of protein-protein interactions during persistent infection.Since the antagonisms described between FMDV proteins and type I IFN pathway proteins have been reported in cell systems from different species, often with little relevance with regard to the virus pathophysiology, the main purpose of this thesis project was to identify interactions between FMDV and the type I IFN pathway and to determine their possible host specificity. The interactions established between FMDV serotype O proteins and sixteen type I IFN pathway proteins involved in more than 75% of virus-host interactions, from three species in which the virus persists (Bos taurus, Ovis aries and Capra hircus) and one species in which it does not (Sus scrofa), were identified using an “interferactomic” approach. Seven new viral antagonisms involving the 3D polymerase, whose role in subverting the antiviral response is poorly documented, were identified. Six of these were identified as being conserved within the four species studied, while the interaction between the 3D polymerase and MAVS was only observed for the porcine form of this cellular protein.This thesis work also enabled the development of primary porcine and ovine cell models adapted to the study of FMDV by analogy with that developed with primary bovine cells. The short- and long-term infection of these models by FMDV was characterised and compared with the in vivo observations presented in the literature. Ultimately, these models could provide an alternative to the cell lines currently used, which are not derived from tissues of interest. These models are also tools for studying host responses to FMDV infection and are intended to validate the protein interactions identified during this thesis in an infectious context. To this end, the reactivity of antibodies targeting type I IFN pathway proteins was tested against proteins from the four target species. The two references that were validated were then used to highlight the interactions between the IKKε and NEMO proteins and the FMDV 3D polymerase.
La fièvre aphteuse (FA) est une maladie animale virale hautement contagieuse affectant les artiodactyles domestiques et sauvages. Plus de cinq cents ans après sa première description, la FA demeure une menace majeure en santé animale. Suite à l'infection par le FMDV (Foot-and-Mouth Disease Virus), plus de 50% des ruminants deviennent infectés de manière persistante. De manière intéressante, aucun signe de persistance n'a été identifié chez le porc. Malgré des décennies consacrées à l'étude de la persistance du FMDV, les mécanismes inhérents à son établissement, son maintien et sa résolution restent à élucider. Des éléments de réponses ont toutefois déjà pu être apportés. Une coévolution entre le FMDV et son hôte a ainsi été démontrée, tout comme l'effet immunomodulateur du virus. L'utilisation d'un modèle de cellules primaires bovines, issues du palais mou dorsal, principal site de réplication primaire et de persistance du virus in vivo, a permis de caractériser les réponses transcriptionnelles de l'hôte lors de l'infection par le FMDV. Il a ainsi été montré que l'infection aiguë se caractérise par l'induction d'une réponse antivirale importante, tandis que l'infection persistante est associée à une réponse immunitaire innée durable mais diminuée et inefficace pour éliminer le virus. Comme de nombreux virus, le FMDV a développé des stratégies d'échappement à la réponse innée, en ciblant principalement les interférons (IFN) de type I. L'ensemble de ces données constitue ainsi un faisceau de présomptions concernant la mise en place d'un équilibre, entre présence du virus et réponse de l'hôte, via l'établissement d'interactions protéiques au cours de l'infection persistante.Les antagonismes décrits entre les protéines du FMDV et les protéines de la voie IFN de type I ayant été rapportés dans des systèmes cellulaires issus de différentes espèces, souvent peu pertinents au regard de la physiopathologie du virus, l'objectif majeur de ce projet de thèse a été de mettre en évidence des interactions entre le FMDV et la voie IFN de type I et de déterminer leur éventuelle spécificité d'hôte. Les interactions établies entre les protéines du FMDV de sérotype O et seize protéines de la voie IFN de type I impliquées dans plus de 75% des interactions virus-hôte, provenant de trois espèces chez qui le virus persiste (Bos taurus, Ovis aries et Capra hircus) et d'une espèce chez qui le virus ne persiste pas (Sus scrofa) ont ainsi été mises en évidence par approche « interferactomique ». Sept nouveaux antagonismes viraux impliquant la polymérase 3D, dont le rôle dans la subversion de la réponse antivirale est peu documenté, ont pu être identifiés. Parmi eux, six ont été identifiés comme conservés au sein des quatre espèces d'étude, tandis que l'interaction entre la polymérase 3D et MAVS n'a été observée que pour la forme porcine de cette protéine cellulaire.Ces travaux de thèse ont également permis le développement de modèles de cellules primaires porcines et ovines adaptés à l'étude du FMDV par analogie avec celui développé avec des cellules primaires bovines. L'infection de ces modèles à court et long terme par le FMDV a été caractérisée et comparée aux observations in vivo présentées dans la littérature. A terme, ces modèles pourraient constituer une alternative aux lignées cellulaires actuellement utilisées et ne provenant pas de tissus d'intérêt. Ces modèles constituent également des outils permettant l'étude des réponses de l'hôte lors de l'infection par le FMDV et ont pour vocation de permettre la validation des interactions protéiques mises en évidence au cours de cette thèse, en contexte infectieux. Dans cette optique, la réactivité d'anticorps ciblant les protéines de la voie IFN de type I a été testée face aux protéines issues des quatre espèces d'étude. Les deux références ayant été validées ont ensuite été utilisées en vue de mettre en évidence les interactions entre les protéines IKKε, NEMO et la polymérase 3D du FMDV.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04370247 , version 1 (03-01-2024)

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  • HAL Id : tel-04370247 , version 1

Citer

Morgan Sarry. Persistance du virus de la fièvre aphteuse et réponse antivirale innée : étude des interactions moléculaires virus/hôte par approche « interféractomique » chez quatre espèces cibles (Bos taurus, Ovis aries, Capra hircus et Sus scrofa). Biochimie, Biologie Moléculaire. AgroParisTech, 2023. Français. ⟨NNT : 2023AGPT0008⟩. ⟨tel-04370247⟩
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