Etude des codétections virales dans les prélèvements respiratoires : apport de la quantification virale normalisée pour la compréhension des infections respiratoires virales multiples.

Study of viral cοdetectiοns in respiratory specimens : nοrmalized viral loads quantitatiοn to understand multiple viral respiratory infectiοns.

• Auteur / Autrice : Hortense Petat
• Direction : Christophe Marguet, Meriadeg Le Gouil
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moleculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 04/07/2023
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Dynamique microbienne associée aux infections urinaires et respiratoires (Rouen ; 2022-....) - Dynamique Microbienne associée aux Infections Urinaires et Respiratoires
• Partenaire(s) de recherche : Établissement de préparation : Université de Rouen Normandie (1966-....)
• Jury : Président / Présidente : Bruno Pozzetto
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Marguet, Meriadeg Le Gouil, Bruno Pozzetto, Claire Andréjak, Astrid Vabret
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Véronique Houdouin, Diane Descamps

Mots clés

Mots clés contrôlés

Maladies respiratoires

Infections

Virologie médicale

Virus respiratoire syncytial humain

Rhinovirus

Virémie

Mots clés libres

Codétections virales respiratoires

Charges virales respiratoires

Rhinovirus

Virus respiratoire syncitial

Interférences virus-virus

Respiratory viral codetections

Respiratory viral loads

Rhinovirus

Respiratory syncytial virus

Virus-virus interferences

Résumé

Les infections respiratoires aiguës sont les infections les plus abondantes dans la population générale. Elles sont majoritairement dues à des virus respiratoires, qui infectent les patients de façon épidémique, engendrant des pathologies variées et différentes selon l’âge des patients. Les techniques moléculaires récentes permettent un diagnostic virologique qualitatif précis, accessible encore uniquement en milieu hospitalier. La détection de plusieurs virus dans les prélèvements respiratoires, ou codétection virale, est fréquente, et la question de la significativité et de l’interprétation clinique se pose, à l’heure où les vaccins et les antiviraux spécifiques se développent et vont être très prochainement accessibles.Nous avons utilisé les prélèvements issus de deux cohortes de patients, aux profils très différents, pour mettre au point des techniques de PCR quantitatives du VRS (virus respiratoire syncitial) et de l’HRV (rhinovirus humain), ces deux virus étant les plus fréquemment retrouvés dans les codétections virales.Grâce à la cohorte hospitalière « Guérande » (n=719), de nourrissons hospitalisés pour bronchiolite aiguë, nous avons retrouvé un taux de codétection virale très important (plus de 50%), avec une présence de plus de 90% du VRS dans les échantillons respiratoires, et un taux de coinfections VRS/HRV de près d’un tiers. Le risque d’être infecté par le HRV était plus élevé en l’absence de VRS, suggérant des interférences ou des mécanismes d’exclusion entre ces deux virus.La cohorte « ECOVIR », réalisée en soins primaires, a permis d’inclure 685 patients de tous âges se présentant au cabinet de leur médecin généraliste. Les prélèvements respiratoires étaient pour 67% d’entre eux positifs à au moins un virus, et 8% étaient positifs à au moins deux virus. Les codétections virales étaient associées au VRS, à l’HRV mais également au bocavirus et au metapneumovirus. Nous avons analysé les associations entre les différents virus respiratoires, et avons retrouvé que l’HRV était associé négativement à tous les virus, à l’exception de l’adénovirus et du bocavirus.Dans la dernière partie de ce travail de thèse, nous avons analysé les charges virales respiratoires du VRS et de l’HRV dans les prélèvements issus des deux cohortes, et séquencé les rhinovirus des prélèvements positifs en PCR Multiplex. Nous avons trouvé que le risque de codétection virale était plus important chez les patients hospitalisés versus les patients ambulatoires. Nous avons également retrouvé une corrélation positive entre les charges virales respiratoires de l’HRV et du VRS et l’abondance cellulaire, reflet de l’activité lytique des virus. Nous avons retrouvé des charges virales respiratoires plus élevées chez les nourrissons et les personnes âgées, expliquant l’impact clinique plus important de ces virus dans ces populations fragiles. Nous avons enfin mis en évidence une charge virale HRV plus faible en cas de coinfection avec le VRS, confirmant encore une interférence négative entre ces deux virus, au détriment de l’HRV.De nombreux paramètres influencent donc l'histoire naturelle des infections virales respiratoires, et la quantification des charges virales respiratoires peut grandement l'expliquer. Ce travail de thèse a permis de commencer à apporter des réponses ; de futurs projets portant sur le suivi des charges virales respiratoires pour chaque patient au cours d’une infection, ou encore sur l’environnement inflammatoire respiratoire lors de ces coinfections pourraient permettre d’étayer nos recherches.

Acute respiratory infections are the most abundant infections in the general population. They are mainly due to respiratory viruses, which infect patients in epidemic ways, generating a variety of pathologies that vary according to the age of the patient. Recent molecular techniques can provide precise qualitative virological diagnosis, which is still only available in hospitals. Detection of several viruses in respiratory samples, or viral co-detection, is frequent, and the question of significance and clinical interpretation arises when vaccines and specific antivirals are being developed and will be soon available.We used samples from two patient cohorts with very different profiles to develop quantitative PCR techniques for RSV (respiratory syncitial virus) and HRV (human rhinovirus), the two viruses most frequently found in viral codetections.Using the ''Guérande'' hospital cohort (n=719) of infants hospitalized for acute bronchiolitis, we found a very high rate of viral codetection (over 50%), with over 90% presence of RSV in respiratory samples, and a RSV/HRV co-infection rate of almost a third. The risk of being infected with HRV was higher in the absence of RSV, suggesting interferences or exclusion mechanisms between these two viruses.The ''ECOVIR'' cohort, conducted in primary care, included 685 patients of all ages presenting to their general practitioner's office. Respiratory samples were positive for at least one virus in 67% of cases, and 8% were positive for at least two viruses. Viral codetections were associated with RSV and HRV, but also with bocavirus and metapneumovirus. We analyzed the associations between the different respiratory viruses, and found that HRV was negatively associated with all viruses except adenovirus and bocavirus.In the final part of this thesis, we analyzed the respiratory viral loads of RSV and HRV in samples from both cohorts, and sequenced rhinoviruses in positive samples in Multiplex PCR. We found that the risk of viral co-detection was higher in hospitalized versus ambulatory patients. We also found a positive correlation between HRV and RSV respiratory viral loads and cell abundance, reflecting the lytic activity of the viruses. We found higher respiratory viral loads in infants and the elderly, explaining the greater clinical impact of these viruses in these fragile populations. Finally, we demonstrated a lower HRV viral load in cases of co-infection with RSV, further confirming a negative interference between these two viruses, to the detriment of HRV.Many parameters therefore influence the natural history of respiratory viral infections, and quantifying respiratory viral loads can go a long way towards explaining this. This thesis work has begun to provide some answers; future projects involving the monitoring of respiratory viral loads for each patient during the course of an infection, or the respiratory inflammatory environment during these coinfections, could provide further support for our research.