Entérovirus D68 : analyse épidémiologique & génomique

Enterovirus D68 : epidemiologic & genomic analysis

• Auteur / Autrice : Maxime Duval
• Direction : Jean-Luc Bailly, Audrey Mirand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Virologie
• Date : Soutenance le 30/06/2022
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne (2021-...)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Microorganismes : Génome et environnement
• Jury : Président / Présidente : Olivier Lesens
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurence Josset
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Andreoletti, Sylvie Pillet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Infections à entérovirus

Mots clés libres

Entérovirus D

Infections respiratoires

Enfants

Adultes

Épidémiologie clinique

Épidémiologie génomique

Séquençage NGS

Émergence virale

Enterovirus D

Respiratory infections

Children

Adults

Clinical epidemiology

Genomic epidemiology

New generation sequencing

Viral emergence

Résumé

L’entérovirus D68 (EV-D68), isolé pour la première fois en 1962, a été ensuite peu détecté pendant plusieurs décennies. Depuis 2014, des épidémies sont rapportées tous les deux ans en Europe et aux USA. L’analyse moléculaire des souches qui circulent à l’échelle mondiale montre qu’elles se répartissent en quatre clades A à D ; le clade B a été à l’origine de la majorité des épidémies récentes. Ce virus est responsable d’infections respiratoires sévères rapportées chez l’enfant principalement, en particulier en cas de maladie respiratoire sous-jacente. Des complications neurologiques proches de celles associées aux poliovirus ou à l’EV-A71, sont rattachées à une entité neurologique propre à l’EV-D68, la myélite flasque aiguë, caractérisée par des séquelles fréquentes. L’objectif de la thèse était d’analyser les données épidémiologiques concernant les infections à EV-D68 recueillies sans sélection des patients, entre 2014 et 2018 au CHU de Clermont-Ferrand et de comparer les souches détectées chez les enfants et les adultes à celles qui circulent à l’échelle mondiale. Les souches identifiées chez les patients appartiennent aux sous-clades B3 et D1. Nous montrons que l’augmentation du nombre d’adultes infectés au cours de la période coïncide avec l’émergence du sous-clade D1. Pour franchir le cap de l’épidémiologie moléculaire basée sur l’étude des séquences VP1 et passer à l’épidémiologie génomique, nous avons développé une technique d’amplification du génome complet applicable aux échantillons cliniques. Elle a été combinée au séquençage NGS. L’analyse des variations moléculaires a été réalisée de façon exhaustive pour tous les sous-clades. Plusieurs substitutions nucléotidiques dans les régions non codantes et d’acides aminés dans les sites antigéniques ont été mises en évidence pour chacun des groupes phylogénétiques. Nous avons aussi analysé l’histoire évolutive du virus et exploré la diffusion géographique. Ces travaux ont permis d’intégrer dans la même étude des données d’épidémiologie clinique et d’épidémiologie génomique. Notre analyse comparative suggère que plusieurs mutations dans tout le génome sont nécessaires pour faire émerger un clade ou sous-clade épidémique pérenne. Des mutations dans les protéines non structurales combinées à des variations antigéniques peuvent conduire à un avantage sélectif plus décisif que chaque mutation isolée.

Enterovirus D68 (EV-D68), first isolated in 1962, was subsequently poorly detected for several decades. Since 2014, outbreaks have been reported every two years in Europe and the USA. Molecular analysis of the circulating strains shows that they fall into four clades A to D; clade B was involved in most of the recent outbreaks. This virus is associated with severe respiratory infections reported mainly in children and in patients with underlying respiratory disease. Neurological complications similar to those associated with polioviruses or EV-A71 are designated as a neurological entity specific to EV-D68, acute flaccid myelitis, characterised by frequent sequelae. The aim of the thesis was to analyse unbiased epidemiological data concerning EV-D68 infections between 2014 and 2018 at the Clermont-Ferrand University Hospital and to compare the strains detected in children and adults to those circulating worldwide. The strains identified in patients belong to subclades B3 and D1. We showed that the increase in the number of infected adults over the period coincides with the emergence of the D1 subclade. To move from molecular epidemiology based on VP1 sequences to genomic epidemiology, we developed a whole genome amplification technique applicable to clinical samples. This was combined with NGS sequencing. Comprehensive molecular variation analysis was performed for all subclades. Several nucleotide substitutions in non-coding regions and amino acid substitutions in antigenic sites were identified for each phylogenetic group. We also analysed the evolutionary history of the virus and explored the geographical spread. This work allowed the combined analysis of clinical and genomic epidemiological data. Our comparative analysis suggests that several mutations throughout the genome are required to give rise to a perennial epidemic clade or subclade. Mutations in non-structural proteins combined with antigenic variations may lead to a more decisive selective advantage than each isolated mutation.