Développement d'un outil de veille épidémiologique par séquençage des variants des virus respiratoires dans les eaux usées de Nice et de Marseille

The development of an epidemiological tool for the surveillance of respiratory viruses by NGS in wastewater from Nice and Marseille

• Auteur / Autrice : Juejun Chen
• Direction : Philippe Colson, Pascal Barbry
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie-Santé - Spécialité Microbiologie
• Date : Inscription en doctorat le 01/01/2024
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : MEPHI - Microbes Evolution Phylogénie et Infections

Mots clés

Mots clés libres

Infections

Virus respiratoires

Séquençage de nouvelle génération

Surveillance épidémiologique

Bioinformatique

Eaux usées

Infections

Respiratory viruses

Next generation sequencing

Epidémiological surveillance

Bioinformatics

Wastewater

Résumé

La surveillance génomique a montré au cours de la pandémie SARS-CoV-2 son intérêt considérable pour le suivi de l'incidence des infections et pour la détection, la caractérisation, et le suivi des variants viraux qui ont pu présenter des différences significatives en termes de capacité de réplication, de transmissibilité, de sévérité clinique, et de sensibilité aux anticorps neutralisants générés par une infection ou vaccination antérieures. Une telle stratégie peut s'appliquer aux autres virus respiratoires qui sont les agents prédominants d'infections respiratoires en clinique et responsables d'une morbidité et mortalité importantes dans le monde, en France et dans notre région. En complément ou en substitution de son application aux prélèvements cliniques respiratoires, une telle surveillance génomique peut s'appliquer à des échantillons d'eaux usées. La preuve du concept de l'efficacité de tests réalisés sur les eaux usées a été faite au travers de plusieurs études publiées, notamment par nos laboratoires. Le présent projet consiste à développer des outils qui permettront de réaliser une surveillance génotypique et génomique des virus respiratoires dans les eaux usées. Pour cela, nous nous appuierons sur l'expérience acquise par nos laboratoires lors de la pandémie SARS-CoV-2. Les échantillons d'eaux usées seront recueillis dans notre région. Ils seront traités par des méthodes de concentration des virus. Des systèmes de détection moléculaire et d'amplification seront mis au point par des tests in silico à l'aide d'outils bio-informatiques et de séquences obtenues de banques de données. Les séquences virales présentes dans les prélèvements d'eaux usées analysés seront détectées et caractérisées par séquençage de nouvelle génération par les technologies Illumina et Nanopore. L'analyse des produits de séquençage sera réalisée à l'aide de divers outils et pipelines bio-informatiques, comprenant notamment les programmes Samtools2 et CLC Genomics.

Genomic surveillance showed during the SARS-CoV-2 pandemic its considerable interest in monitoring the incidence of infections and for the detection, characterization, and monitoring of viral variants which may have presented significant differences in terms of replication capacity, transmissibility, clinical severity, and sensitivity to neutralizing antibodies generated by previous infection or vaccination. Such a strategy can be applied to other respiratory viruses which are the predominant agents of respiratory infections in the clinic and responsible for significant morbidity and mortality worldwide, in France and in our region. In addition to or as a replacement for its application to clinical respiratory samples, such genomic surveillance can be applied to wastewater samples. Proof of concept of the effectiveness of tests carried out on wastewater has been made through several published studies, notably by our laboratories. This project consists of developing tools that will allow genotypic and genomic monitoring of respiratory viruses in wastewater. To do this, we will draw on the experience acquired by our laboratories during the SARS-CoV-2 pandemic. Wastewater samples will be collected in our region. They will be treated by virus concentration methods. Molecular detection and amplification systems will be developed through in silico tests using bioinformatics tools and sequences obtained from databases. The viral sequences present in the wastewater samples analyzed will be detected and characterized by next generation sequencing using Illumina and Nanopore technologies. Analysis of the sequencing products will be carried out using various bioinformatics tools and pipelines, including the Samtools2 and CLC Genomics programs.