Analyse du cycle du SARS-CoV-2 en modèle cellulaire par microscopie électronique à transmission

SARS-CoV-2 cycle analysis in cellular model by transmission electron microscopy

• Auteur / Autrice : Sébastien Eymieux
• Direction : Emmanuelle Blanchard-Laumonnier, Christophe Hourioux
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de la Vie et de la Santé
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 05/04/2023
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Morphogénèse et Antigénicité du VIH, des Virus des Hépatites et émergents
• Jury : Président / Présidente : Antoine Guillon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuelle Blanchard-Laumonnier, Philippe Roingeard, Sandrine Belouzard, Delphine Muriaux, Nolwenn Jouvenet
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Delphine Muriaux, Nolwenn Jouvenet

Mots clés

Mots clés libres

SARS-CoV-2

Microscopie électronique

Vésicules à double membrane

Interactions virus-cellule

Morphogenèse

Annulate lamellae

SARS-CoV-2

Electron microscopy

Double membrane vesicles

Virus-cell interactions

Morphogenesis

Annulate lamellae

Résumé

À l'image d'autres virus à ARN, le cycle des Coronaviridae comporte la formation de structures viro-induites, nécessaires à la réplication du génome viral, et dérivées des membranes du réticulum endoplasmique (RE). Concernant cette famille virale, les mécanismes de sortie de la cellule sont encore largement méconnus. Le premier objectif de nos travaux était de décrire les caractéristiques ultrastructurales du réseau membranaire de réplication du SARS-CoV-2, par une analyse cinétique en microscopie électronique à transmission. Le second objectif était de mieux comprendre les mécanismes de sortie de ce virus, en identifiant les structures cellulaires impliquées lors de cette étape du cycle, par la réalisation de coupes sériées. Dès 6 h p.i., les cellules infectées présentent des annulate lamellae, organite composé d'une accumulation de pores nucléaires dans des citernes du RE. À 8 h p.i., un réseau de vésicules à double membrane (DMVs) se met en place, associé aux premières images de bourgeonnement de particules virales dans le ERGIC. À 24 h p.i., on observe l'accumulation de particules virales dépourvues de spike au sein de grandes vacuoles intracellulaires. L'analyse des coupes sériées à 10 h p.i. a permis de mettre en évidence une sortie par exocytose de particules virales uniques, au sein de petites vésicules de sécrétion. Ces observations apportent de nouveaux éléments de compréhension du cycle du SARS-CoV-2, et des Coronaviridae en général, qui pourront être mis à profit pour la conception et l'évaluation de molécules anti-virus à ARN à large spectre.

Like other RNA viruses, Coronaviridae life cycle requires the formation of viral-induced organelles derived from the endoplasmic reticulum (ER) membranes, which are necessary for viral genome replication. Concerning this viral family, the mechanisms of cell exit are still largely unclear. The first objective of our work was to describe the ultrastructural characteristics of the membrane replication network of SARS-CoV-2, by a kinetic analysis in transmission electron microscopy. The second objective was to better understand the exit mechanisms of this virus, by identifying the cellular structures involved during this step of the cycle, thanks to serial sections. As early as 6 h p.i., infected cells display annulate lamellae, an organelle composed of an accumulation of nuclear pores in ER cisternae. At 8 h p.i., a network composed of double membrane vesicles (DMVs) is established, associated with the first images of viral particle budding in the ERGIC. At 24 h p.i., we observed an accumulation of spikeless viral particles within large intracellular vacuoles. Serial sections analysis at 10 h p.i. revealed a cellular egress by exocytosis of single viral particles, within small secretory vesicles. Our observations provide new insights into the cycle of SARS-CoV-2, and Coronaviridae in general. These data could be used for the design and evaluation of broad-spectrum anti-RNA virus molecules.