Etude de la physiopathologie des infections à alphavirus arthritogènes par une approche d’imagerie in vivo

par Essia Belarbi

Thèse de doctorat en Immunologie

Sous la direction de Pierre Roques et de Valérie Choumet.

Soutenue le 19-04-2017

à l'Université Paris-Saclay (ComUE) , dans le cadre de École doctorale Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine ; 2015-....) , en partenariat avec Immunologie des maladies virales, auto-immunes, hématologiques et bactériennes (Fontenay-aux-Roses, Hautes-de-Seine ; 2015-....) (laboratoire) et de Université Paris-Sud (1970-2019) (établissement opérateur d'inscription) .

Le président du jury était Ana-Maria Roque-Afonso.

Le jury était composé de Pierre Roques, Valérie Choumet, Ana-Maria Roque-Afonso, Dorothée Missé, Alain Kohl, Olivier Dussurget, Thierry Dupressoir, Pierre-Emmanuel Ceccaldi.

Les rapporteurs étaient Dorothée Missé, Alain Kohl.

mots clés

• Alphavirus
• Physiopathologie
• Imagerie in vivo
• Bioluminescence
• Infections à Alphavirus
• Physiopathologie
• Imagerie en biologie
• Bioluminescence

Résumé

Les alphavirus arthritogènes de la rivière Ross (RRV) et du chikungunya (CHIKV) sont des arbovirus à l’origine de maladies inflammatoires musculosquelettiques chez l'homme. Ils sont largement distribués dans le monde et provoquent périodiquement des épidémies explosives. Les principaux signes cliniques lors d’une infection par un alphavirus arthritogène sont les myalgies, polyarthrites et arthralgies intenses pouvant persister plusieurs mois après l'infection. Les mécanismes de développement de l’infection et des manifestations persistantes sont peu connus. Pour étudier la pathogenèse de l'infection par RRV, nous avons généré un virus recombinant exprimant une nouvelle luciférase brillante et brillante. Nous avons montré que les monocytes humains, malgré une faible susceptibilité à l'infection in vitro par RRV, étaient capables de maintenir une réplication virale jusqu'à 45 jours post infection indiquant leur rôle potentiel dans les formes chroniques. Grâce un modèle expérimental de l’infection par RRV, nous avons suivi les phases aiguë et chronique de la maladie in vivo. Nous avons montré que les cinétiques de réplication du virus recombinant étaient proches de celles du virus parental. Nous avons également observé un tropisme musculaire et articulaire et une corrélation entre le signal bioluminescent et la charge virale confirmant ainsi la relevance de ce modèle. En étudiant la dissémination virale, nous avons montré que le Bindarit, une molécule anti-inflammatoire diminuant le développement de la maladie dans le modèle murin, induit une plus grande réplication dans le tissu cardiaque. Enfin, nous avons pu observer une réplication virale dans les tissus musculaires durant la phase chronique de la maladie et avons montré le rôle de la dose inoculée dans le développement de la persistance virale. Suite à un traitement immunosuppresseur, nous avons observé une légère augmentation du signal bioluminescent indiquant un contrôle de la réplication virale persistante par la réponse immunitaire adaptative. Ce nouveau modèle d’imagerie in vivo permet un suivi en temps réel de la dissémination virale permettant des études de pathogenèse et l'évaluation de stratégies thérapeutiques.

mots clés

• Alphavirus
• Physiopathology
• In vivo imaging
• Bioluminescence

Titre traduit

Deciphering the physiopathology of arthritogenic alphaviral infections using in vivo bioluminescence imaging

Résumé

Ross River virus (RRV) and chikungunya virus (CHIKV) are mosquito-transmitted viruses that cause musculoskeletal inflammatory diseases in humans. They are widely distributed and periodically cause explosive epidemics. After infection with RRV, patients experience fever, maculopapular rash, myalgia and intense pain in the peripheral joints. Approximately 30% of patients develop a chronic form of the disease with myalgia and poly-arthralgia persisting for months to years after infection. The mechanisms underlying these persistent symptoms remain unclear. To study the dynamics and pathogenesis of RRV infection in vitro and in living animals, we generated a recombinant virus expressing a novel small and bright luciferase. First we showed that human monocytes, despite a low susceptibility to RRV infection, were able to maintain viral replication in vitro up to 45 days post infection. Then, using a murine model of RRV infection, we monitored the acute and chronic phases of the disease. We observed near native replication kinetics and a muscular/articular tropism after infection with our recombinant virus. Moreover, the bioluminescent signal correlated with the viral load further confirming the relevance of this new imaging model. After monitoring of the viral dissemination in live mice, we showed that Bindarit, an anti-inflammatory molecule known to prevent the development of the alphaviral disease in a mouse model, induces a higher replication in the cardiac tissue; thereby indicating that caution must be used before treatment of patients. We were also able to observe viral replication in the muscles during the chronic stage of the disease when using a low inoculation dose. Finally, following an immunosuppressive treatment, we observed a slight increase in the bioluminescent signal indicating a control of remnant viral replication by the adaptive immune response. This new model provides a non-invasive real-time assessment of viral replication and dissemination allowing pathogenesis studies and therapeutic strategies evaluation.