Développement de stratégies innovantes, déployables sur le terrain et non invasives, pour la détection précoce des virus influenza aviaires hautement pathogènes

Development of innovative field deployable and non-invasive strategies for early detection of high pathogenicity avian influenza viruses

• Auteur / Autrice : Fabien Filaire
• Direction : Jean-Luc Guérin, Frédéric Violleau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Infectiologie, Physipoathologie, Toxicologie, Génétique et Nutrition
• Date : Soutenance le 08/12/2023
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Interactions Hôtes - Agents Pathogènes (Toulouse ; 2003-....)
• Jury : Président / Présidente : Christophe Pasquier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Luc Guérin, Frédéric Violleau, Christophe Pasquier, Jean-Claude Manuguerra, Frédéric Thévenet, Ugo Valentin Till
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mathilde Richard, Timm Harder

Mots clés

Mots clés contrôlés

Effets de l'environnement

Prélèvements (diagnostic)

Virologie vétérinaire

Mots clés libres

Biologie Moléculaire

Maladies infectieuses

Virologie

Interactions Hôtes/Pathogènes

Chimie analytique

Molecular Biology

Infectious diseases

Virology

Host/pathogen interaction

Analytical Chemistry

Résumé

Les virus influenza aviaires circulent dans le monde entier chez les oiseaux sauvages et domestiques. Dans leur forme hautement pathogène (VIAHP), ces virus provoquent des épizooties aux conséquences majeures pour la filière avicole et les populations dont les ressources alimentaires et économiques reposent sur l'aviculture et la biodiversité. Ils constituent également une menace pour la santé publique en raison de leur potentiel zoonotique. Aujourd'hui, la volaille est la première source mondiale de protéines de haute qualité. La protection des élevages et le contrôle de la circulation des VIAHP est donc un enjeu majeur de santé publique mondiale. La protection des élevages de volailles repose sur des mesures de biosécurité visant à empêcher l'entrée des virus. La détection précoce est l'une des clés de la biosécurité, car elle permet de mieux adapter les mesures de contrôle afin d'éviter la propagation à d'autres individus, bâtiments ou exploitations. Les outils de détection précoce doivent être correctement choisis en fonction de la dynamique d’excrétion virale, qui peut varier selon les espèces infectées et les sous-types viraux. En outre, ces outils doivent être faciles, rapides, peu coûteux et non invasifs pour être déployés efficacement lors d'une épizootie. Une attention particulière est portée aux outils de détection qui peuvent être appliqués directement sur le terrain, permettant une analyse en temps réel. Au cours de cette thèse, nous nous sommes concentrés sur le développement de stratégies de détection précoce des VIAHP, basées tout d'abord sur le développement et la caractérisation d'échantillons environnementaux (poussière, aérosols et eau). Ensuite, nous avons développé une méthode de détection colorimétrique qui peut être appliquée directement sur le terrain (test LAMP). Enfin, une preuve de concept a été réalisée in vitro sur l’analyse des composés organiques volatils (COVs) en tant que marqueurs précoces d'infection. Nos résultats ont mis en évidence le rôle central que les prélèvements environnementaux peuvent jouer dans la détection précoce des VIAHP. En particulier, les échantillons de poussière présentent une sensibilité de détection élevée, même dans les phases pré-symptomatiques de l'infection. Ces performances, combinées à la simplicité et rapidité de prélèvement, en fait une méthode pertinente dans la lutte contre les VIAHP. En laboratoire, le test LAMP développé présente une sensibilité et une spécificité élevées. Plusieurs essais dans des élevages de volailles (canards, poules) suspectés d'être infectés au cours de l’épizootie H5N8 hautement pathogènes de 2021/2022 ont permis de valider son applicabilité dans les élevages. Enfin, une analyse des COVs couplée à une méthode d'analyse multivariée a permis de différencier deux AIV proches génétiquement et pathologiquement, et de différencier les cellules saines des cellules infectées. Nos résultats permettront de proposer de nouvelles stratégies de détection précoce.

Avian influenza viruses circulate throughout the world in wild and domestic birds. In their highly pathogenic form, these viruses cause epizootics with major consequences for the poultry industry and populations whose food and economic resources are based on poultry farming and biodiversity. They are also a threat to public health because of their zoonotic potential. Today, poultry is the world's leading source of high-quality protein, and protecting poultry farms and the circulation of HPAIV is a major global public health issue. The protection of poultry farms is based on biosecurity measures to prevent the entry of viruses. Early detection of infections is one of the keys to biosecurity, as it enables control measures to be better adapted to prevent spread to other individuals, buildings, or farms. Early detection tools must be correctly chosen according to the dynamics of viral excretion, which can vary between infected species and viral subtypes. In addition, these tools must be easy, fast, inexpensive, and non-invasive to be deployed effectively during an epizootic. Particular attention is paid to detection tools that can be applied directly in the field, enabling real-time analysis. In the framework of this thesis, we focused on developing early detection strategies for VIAHP, based firstly on developing and characterizing environmental samples (dust, aerosols, and water). Secondly, we developed a colorimetric detection method that can be applied directly to livestock (LAMP assay). Finally, a proof of concept was carried out in vitro based on the analysis of volatile organic compounds (VOCs) as early infection markers. Our results highlight the central role that environmental sampling can play in the early detection of VIAHP. In particular, dust sampling shows a high detection sensitivity, even in the pre- symptomatic phases of infection. This performance, combined with the simplicity and speed of sampling, makes it a relevant method in the fight against HPAIV. In the laboratory, the LAMP test developed shows high sensitivity and specificity. Several trials on poultry farms (ducks, hens) suspected of being infected by a VIAHP during the 2022/2023 epizootic confirmed the results obtained in the laboratory and validated its applicability on farms. Finally, an analysis of VOCs coupled with a multivariate analysis method made it possible to differentiate between two AIVs that were genetically and pathologically close to each other and differentiate between healthy and infected cells. Altogether, our results make it possible to propose new early detection strategies.