Effets de l'exposition aux particules fines sur la sévérité de l'infection par le virus Influenza

Effects of exposure to fine particles on the severity of influenza virus infection

• Auteur / Autrice : Chloe Chive
• Direction : Armelle Baeza-squiban
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Toxicologie ed 563
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 25/09/2024
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : ED 563 Médicament, Toxicologie, Chimie, Imageries
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Françoise Pons, Ignacio Garcia-verdugo, Xavier Coumoul, Gilles Foret, Hélène Desqueyroux, Saadia Kerdine-römer, Guillaume Garçon, Armelle Baeza-squiban
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Saadia Kerdine-römer, Guillaume Garçon

Mots clés

Mots clés libres

Pm2

5

Grippe

Virus influenza

Épithélium bronchique

Inflammation

Interférons

Expositions répétées

Mitochondrie

Autophagie

Pm2

5

Influenza

Influenza virus

Bronchial epithelium

Inflammation

Interferons

Repeated exposures

Mitochondria

Autophagy

Résumé

Les virus respiratoires auxquels l'Homme est exposé, comme le virus influenza (IAV) responsable de la grippe, constituent un enjeu de santé publique majeur. L'Homme est également exposé à des polluants atmosphériques, notamment particulaires telles que les PM2.5 qui sont connues pour leur implication dans les pathologies respiratoires chroniques telles que le cancer pulmonaire, la broncho-pneumopathie chronique obstructive et l'asthme. Des études épidémiologiques ont mis en évidence une association positive entre l'exposition aux PM2.5 et la sévérité de la pathologie grippale. En revanche, les mécanismes d'action des PM2.5 ne sont pas clairement compris, en ce qui concerne leur effet sur les défenses antivirales mises en oeuvre par les cellules épithéliales. L'objectif de ce travail a été de comprendre l'effet des PM2.5 sur la susceptibilité de l'épithélium bronchique à l'infection par l'IAV, et leurs effets sur la défense antivirale. Un modèle in vitro d'épithélium bronchique humain mis en place avec la lignée Calu-3 cultivée et différenciée en interface air-liquide a été utilisé, ainsi que des PM2.5 collectées à Paris. Les effets des PM2.5 sur la réplication virale, le titre viral et les réponses antivirales (réponse pro-inflammatoire et réponse médiée par les interférons (IFN)) ont été étudiés. Un scénario de pré-exposition unique aux PM2.5 (à 10 μg/cm²) pendant 24 h, suivi d'une infection par l'IAV, a montré une exacerbation de la réponse pro-inflammatoire et une altération de la signalisation IFN. Un scénario d'expositions répétées aux PM2.5 avant l'infection par l'IAV a également été étudié, afin d'être plus représentatif de l'exposition humaine chronique. Quatre expositions aux PM2.5 à une concentration de 5 μg/cm² chacune ont été réalisées suivies de l'infection par l'IAV. Une diminution de la réponse médiée par les IFN a été mise en évidence par des techniques de PCR array, RT-qPCR et des dosages ELISA qui n'a pas été systématiquement retrouvée avec des cultures issues de 6 cultures MucilAirTM issues donneurs du fait d'une très grande variabilité entre eux. Les effets des PM2.5 sur les mitochondries et l'autophagie ont été investigués compte-tenu de leur rôle dans la signalisation des IFN. Une diminution de la respiration mitochondriale semble être mise en évidence par une technique de Seahorse, ainsi qu'un blocage du flux autophagique, qui pourraient être en cause dans l'altération de la réponse médiée par les IFN. Ces données, acquises sur un modèle de barrière épithéliale bronchique humaine, suggèrent donc que les expositions chroniques aux PM2.5 peuvent avoir des conséquences sur les réponses immunitaires innées et adaptatives, et le devenir de l'infection à l'échelle de l'organisme.

Respiratory viruses to which humans are exposed, such as the influenza virus (IAV) responsible for influenza, are a major public health issue. Humans also inhaled atmospheric pollutants, particularly particulate matter such as PM2.5, which are known to have pulmonary effects, particularly on chronic respiratory diseases such as lung cancer, chronic obstructive pulmonary disease and asthma. Epidemiological studies have shown a positive association between exposure to PM2.5 and the severity of influenza illness. However, the mechanisms of action of PM2.5 are not clearly understood, particularly concerning their effect on the antiviral defences of epithelial cells. The aim of this work was to understand the effect of PM2.5 on the susceptibility of bronchial epithelium to IAV infection, and their effects on antiviral defence. An in vitro model of human bronchial epithelium set up with the Calu-3 line cultured and differentiated in an air-liquid interface was used, along with PM2.5 collected in Paris. The effects of PM2.5 on viral replication, viral titer and antiviral responses (pro-inflammatory response and interferon (IFN)-mediated response) were studied. A scenario of single pre-exposure to PM2.5 (at 10 μg/cm²) for 24 h, followed by infection with IAV showed an exacerbation of the pro-inflammatory response and an alteration in IFN signalling. A scenario of repeated exposures to PM2.5 prior to IAV infection was also studied, in order to be more representative of chronic human exposure. Four exposures to PM2.5 at a concentration of 5 μg/cm² each were carried out, followed by IAV infection. A decrease in the IFN-mediated response was demonstrated by PCR array, RT-qPCR and ELISA assays, but was not systematically found with cultures from 6 MucilAirTM cultures from donors, due to the very high variability between them. The effects of PM2.5 on mitochondria and autophagy were investigated, given their role in IFN signalling. A decrease in mitochondrial respiration seems to have been demonstrated using a Seahorse technique, as well as a blockage of autophagic flux, which could be involved in the alteration of the IFN-mediated response. These data, acquired on a human bronchial epithelial barrier model, therefore suggest that chronic exposure to PM2.5 may have consequences for innate and adaptive immune responses, and the fate of infection at the organism level.