Rôle des protéines prion au cours de l'infection par le virus influenza A chez la souris

Role of prion proteins during influenza A virus infection in mice

• Auteur / Autrice : Soraya Dinant
• Direction : Ronan Le goffic
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 20/12/2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement, Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : VIM - Virologie et Immunologie Moléculaires - Virologie et immunologie moléculaire (VIM)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : AgroParisTech
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Biosphera (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Sandie Munier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Aurore Vidy-Roche, Ignacio Garcia-Verdugo, Anne Couturier-Tarrade
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Aurore Vidy-Roche, Ignacio Garcia-Verdugo

Mots clés

Mots clés contrôlés

Embryons

Souris transgéniques

Grossesse

Virus respiratoires

Mots clés libres

Virus influenza A

Protéine prions

Gestation

Placenta

Neurodéveloppement

Trouble du spectre autistique

Influenza A virus

Prion proteins

Pregnancy

Placenta

Neurodevelopment

Autism spectrum disorder

Résumé

Les infections respiratoires virales constituent un problème de santé public majeur. Les virus influenza A (VIA) sont des virus zoonotiques figurant parmi les agents étiologiques responsables de ces pathologies. Dans le but d'identifier des facteurs de restriction à même de lutter contre ces agents pathogènes, nous avons réalisé plusieurs analyses qui nous ont permis d'identifier les gènes de la famille prion comme facteur d'atténuation des symptômes grippaux en modèle souris.La famille Prion est composée des trois gènes : Prnp, Prnd et Sprn qui codent respectivement les protéines PrPC, Doppel (Dpl) et Shadoo (Sho). La PrPC a récemment été décrite pour ses capacités protectrices en réduisant la quantité de radicaux oxygénés dans les poumons et empêchant le stress oxydant en contexte infectieux chez la souris. Dans ce projet, nous avons étendu nos recherches à toute la famille des protéines prions. Une expérience d'infection par un VIA sur souris invalidées (Prnp-/-, Prnd-/- et Sprn-/-) a révélé des fonctions protectrices Dpl au même titre que PrPC, en renforçant la perméabilité pulmonaire et en contrôlant l'infiltration des leucocytes dans la lumière alvéolaire.D'un point de vue fonctionnel, la protéine PrPC jouant un rôle clé dans le développement embryonnaire et placentaire, et Dpl étant quant à lui, impliqué dans la morphogénèse et la maturation des vaisseaux sanguins, nous avons mis en place un modèle d'étude chez la femelle gestante afin de mettre en évidence les fonctions anti-infectieuses de PrPC et Dpl. Une infection grippale pendant la grossesse présente un risque accru pour la santé de la mère, augmentant les chances de développer une forme sévère, mais constitue également une menace pour la santé de l'enfant, en augmentant les risques de retard de croissance intra-utérin, ainsi que de décès in utero, péri- ou postnatal.De plus, une infection grippale pendant la grossesse peut entrainer des troubles neurodéveloppementaux importants du nouveau-né, notamment des troubles du spectre autistique et de la schizophrénie.L'emploi de souris transgéniques NF-kB-luciférase nous a permis de mettre en évidence une transmission de l'inflammation maternelle viro-induite à l'embryon en traversant la barrière placentaire visible au niveau du cerveau fœtal. En parallèle, nous avons validé les propriétés protectrices de PrPC sur l'infection VIA chez la femelle gestante. Les femelles gestantes Prnp-/- présentent des signes cliniques plus importants, et la réponse de l'hôte à l'infection génère des réponses inflammatoires placentaire et cérébrale plus sévères. Les analyses transcriptomiques ont également permis d'identifier des perturbations de l'expression de gènes spécialisés dans la neurogénèse suite à la réponse de l'hôte à l'infection avec des effets plus sévères en absence de PrPC. Nous avons également mis en place un protocole expérimental destiné à tester le comportement de la progéniture issue de mères infectées pendant la gestation.Collectivement, l'ensemble de nos travaux nous ont permis de caractériser finement les fonctions protectrices des gènes de la famille prion dans le cadre d'une infection respiratoire chez la souris et de mesurer les conséquences sur le développement embryonnaire.

Viral respiratory infections are a major public health issue. Influenza A viruses (IAV) are zoonotic viruses among the etiological agents responsible for these diseases. To identify restriction factors capable of combating these pathogens, we conducted several analyses that allowed us to identify prion family genes as factors that mitigate flu symptoms in a mouse model.The prion family consists of three genes: Prnp, Prnd, and Sprn, which encode the proteins PrPC, Doppel (Dpl), and Shadoo (Sho), respectively. PrPC has recently been described for its protective abilities by reducing the amount of oxygen radicals in the lungs and preventing oxidative stress in an infectious context in mice. In this project, we extended our research to the entire prion protein family. An infection experiment using IAV on knockout mice (Prnp-/-, Prnd-/-, and Sprn-/-) revealed that Dpl has protective functions similar to PrPC, by strengthening lung permeability and controlling leukocyte infiltration into the alveolar lumen.From a functional standpoint, PrPC plays a key role in embryonic and placental development, while Dpl is involved in blood vessel morphogenesis and maturation. We established a study model in pregnant females to highlight the anti-infectious functions of PrPC and Dpl. IAV infection during pregnancy poses an increased risk to maternal health, raising the chances of developing severe forms of the illness, and also threatens the health of the child, increasing the risks of intrauterine growth retardation, as well as intrauterine, perinatal, or postnatal death.Moreover, IAV infection during pregnancy can lead to significant neurodevelopmental disorders in the newborn, including autism spectrum disorders and schizophrenia.The use of NF-kB-luciferase transgenic mice allowed us to demonstrate the transmission of virus-induced maternal inflammation to the embryo by crossing the placental barrier, visible in the fetal brain. In parallel, we confirmed the protective properties of PrPC against IAV infection in pregnant females. Pregnant Prnp-/- females displayed more severe clinical signs, and the host response to infection generated more intense inflammatory responses in both the placenta and brain. Transcriptomic analyses also identified disruptions in the expression of genes involved in neurogenesis following the host's response to infection, with more severe effects in the absence of PrPC. Additionally, we established an experimental protocol to test the behavior of offspring born to mothers infected during pregnancy.Collectively, our work has allowed us to thoroughly characterize the protective functions of prion family genes in the context of respiratory infection in mice and assess the consequences on embryonic development.