Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Virus chikungunya – Génétique“

L’un des plus grands défis actuellement pour la santé publique au Brésil et dans le monde sont les maladies à transmission vectorielle, et les mesures de lutte actuelles sont inefficaces. Les moustiques sont parmi les vecteurs de diverses maladies, parce qu’ils sont hématophagous, les femelles ont besoin de sang dans la période d’ovulation pour la reproduction et une fois contaminés, le moustique peut contenir des bactéries, protozoaires et virus qui sont alloués dans leurs glandes salivaires, infectant ainsi l’individu directement dans la circulation sanguine. Aedes aegypti est responsable de ces maladies : dengue, zika, chikungunya et fièvre jaune. Les formes de lutte contre les moustiques vecteurs jusqu’à présent sont inefficaces, et avec cela plusieurs technologies ont été développées comme alternatives dans la lutte et la lutte contre le moustique Aedes aegypti. Avec les approbations récentes pour la libération d’insectes génétiquement modifiés, il est nécessaire d’avoir des études plus détaillées pour évaluer leur potentiel écologique et leurs effets évolutifs. Ces effets peuvent se produire en deux phases : une phase transitoire lorsque la population focale change de densité, et une phase d’état stable lorsqu’elle atteint une densité nouvelle et constante. Avec les innovations dans la lutte antivectorielle par le biais d’insectes génétiquement modifiés nous donner une nouvelle perspective par rapport à la manipulation génétique. Cette étude vise à évaluer les effets potentiels d’un changement rapide de la densité du moustique Aedes aegypti lié à la lutte biologique par le moustique génétiquement modifié. Nous nous demandons donc si la biotechnologie peut être une solution aux problèmes de santé publique dans le cas du moustique Aedes aegypti ou un problème? Puisque la transformation ou les modifications de ces êtres vivants dans les laboratoires sont de nouvelles techniques qu’il est impossible jusqu’à présent de savoir quelles seront les conséquences à long terme.

L’émergence de certains arbovirus pathogènes pose un problème majeur en termes de santé public. Le virus Chikungunya (CHIKV) est un exemple de virus émergent car il s’est récemment adapté à un nouveau vecteur et cause des épidémies explosives. Cette émergence est en partie la conséquence de phénomènes liés à la grande plasticité génomique du CHIKV. Mieux comprendre les mécanismes d’adaptation des arbovirus pourrait permettre de mieux contrôler ces pathogènes viraux. La première partie de cette thèse porte sur l’étude des mutations associées à l’évolution à long terme du CHIKV sur différentes lignées de mammifères et de moustiques. Les résultats montrent des profils d’évolution distincts sur cellules de mammifères ou de moustiques, illustrant les difficultés liées à l’alternance d’hôte au cours du cycle naturel du CHIKV. La deuxième partie porte sur l’étude chez le CHIKV de la recombinaison génétique, un mécanisme fondamental pour l’évolution des virus à ARN. Les résultats montrent une absence de recombinaison homologue entre virus non défectifs, mais ces expériences ont permis de mettre en évidence la présence de virus délétés qui semblent aider par trans-complémentation la réplication d’un virus atténué. La dernière partie de cette thèse porte sur l’étude de méthodes de génétique inverse qui permettent de générer des virus et d’étudier les mutations associées à l’émergence de certains arbovirus. En utilisant le CHIKV comme modèle, nous avons étudié l’impact qu’ont certaines méthodes sur le génotype et le phénotype du virus in-cellulo et in-vivo chez le moustique. Les résultats montrent une stabilité du phénotype alors que le génotype viral dépend de la méthode utilisée
Emergence of some pathogenic arboviruses is a major public health concern. The Chikungunya virus (CHIKV) is a typical example of re-emerging pathogen since it recently caused large outbreaks in human population, adapted to a new vector and spread to new areas. This emergence is the consequence of phenomena related to the high genomic plasticity of CHIKV. Understanding the mechanisms of adaptation of arboviruses could help to better control these viral pathogens. The first part of this thesis presents a study of the mutations associated with long-term replication of CHIKV in mammalian and mosquito cells. Our results revealed different evolutionary patterns in mammalian and mosquito cells highlighting the difficulties encountered by arboviruses related to host alternation during their natural cycle. The second part of this thesis deals with the homologous recombination, an important process that play a role in the evolution of RNA viruses. Working with the CHIKV, we did not detect any recombination events between attenuated infectious viruses. However, we detected viruses harboring large genomic deletion that could help an attenuated virus by trans-complementation. The last part of this thesis focused on reverse genetic methods that give the possibility to rescue viruses and can be used to study mutations associated with emergence phenomena. Using the CHIKV as a model, we compared the genotype and the phenotype of viruses generated using different reverse genetic methods in cellulo and in vivo using Aedes mosquitos. Our results showed that the choice of the method influenced the genetic diversity of viral populations but whatever the method used, the phenotype was similar

Le ré-encodage aléatoire des codons à grande échelle est une nouvelle méthode d'atténuation virale qui consiste en l'insertion d'un grand nombre de mutations synonymes, individuellement peu délétères, de façon aléatoire dans une ou plusieurs régions codantes d'un virus. Cette approche permet de diminuer de façon significative et modulable le fitness réplicatif des virus in cellulo et in vivo, ainsi que la pathogénicité du virus chez la souris, tout en induisant une protection immunitaire spécifique et efficace lors d'une nouvelle infection par le virus sauvage. Les virus ré-encodés présentent également une grande stabilité et une absence de réversion ce qui en font des candidats vaccins très prometteurs en termes d'efficacité et de fiabilité pour la conception de candidats vaccins vivants atténués contre une grande variété de virus à ARN. La combinaison du ré-encodage aléatoire et d'une nouvelle méthode de génétique inverse permettant de générer de nouveaux virus en quelques jours: ISA (Amplicon Subgenomique Infectieux), est une approche prometteuse qui pourrait aider au développement de vaccins vivants atténués de nouvelle génération en un temps record
Large-scale random codon re-encoding is a new method of viral attenuation consisting in the insertion of a high number of slightly deleterious synonymous mutations, randomly, in one or several coding regions of a virus. This approach significantly reduces the replicative fitness of re-encoded viruses in cellulo and in vivo, as viral pathogenicity, while inducing a specific and effective immune response in mice against a new infection with wild-type viruses. Re-encoded viruses also present a high stability and an absence of reversion, making them promising vaccine candidates in term of reliability and efficiency for the conception of new vaccine candidates against a wide variety of RNA viruses. Combination of random re-encoding with a new method of revers genetics allowing to generate new viruses in days : ISA (Infectious Subgenomic Amplicons) would be very helpful to develop new-generation vaccine candidates

Chez l'Homme, l'infection par le virus chikungunya (CHIK), un membre du genre Alphavirus de la famille des Togaviridae, se manifeste classiquement par des arthralgies aiguës. La flambée inattendue de fièvre chikungunya dans les îles de l'Océan Indien en 2006 mis en exergue la nécessité de comprendre la pathogénie de cette maladie peu étudiée. La caractérisation moléculaire de plusieurs isolats cliniques collectés sur l'Ile de La Réunion mis en évidence l'émergence du variant viral E1-226V associé à l'adaptation au vecteur Ae. Albopictus. Pour poursuivre cette caractérisation, nous avons produit des outils spécifiques pour la détection du virus CHIK comme une forme soluble de la glycoprotéine d'enveloppe E2 (gp-E2) ainsi que des anticorps monoclonaux murins spécifiques de la gp-E2 du virus. Chez les individus infectés par les alphavirus dont le virus CHIK, l'infection virale est contrôlée par l'IFN-α/β. Qui stimule la production d'un ensemble de molécules antivirales. Nos travaux suggèrent qu'une famille de ces gènes, les 2',5'-Oligoadenylate Synthétases (OAS), joue un rôle primordial dans l'immunité innée anti-arbovirale. Nous avons étudié si l'isoforme OAS3 humaine joue un rôle contre l'infection par le virus CHIK. Les cellules épithéliales humaines surexprimant l'OASS inhibent efficacement la croissance du virus CHIK aussi bien que d'autres alphavirus comme les virus Sindbis et Semliki Forest. Cette activité anti-alphavirale empêche l'accumulation des ARN viraux et des protéines virales. En conclusion, l'activité de la protéine OAS3 représente une importante voie anti-alphavirale par laquelle l'IFN-α/β contrôle l'infection du virus CHIK dans les cellules humaines
Humans infected with chikungunya virus (CHIKV), a member of the Alphavirus genus of the Togaviridae family, typically experience acute illness with incapaciting polyarthralgia. The unexpected outbreak of chikungunya fever in the Indian Ocean islands in 2006 highlights the need to understand this disease pathogenesis not well studied. Several clinical isolates collected in La Reunion Island were characterized at the molecular level. Our study emphasized the emergence of the viral variant E1-226V associated with adaptation to the vector Ae. Albopictus. The production of specific tools for the CHIK virus detection was necessary to pursue this characterization. We produced a soluble form of the envelope E2 glycoprotein (gp-E2) in Drosophila S2 cells, as well as mouse monoclonal antibodies specific of the virus gp-E2. In people infected by alphavirus such as CHIK virus, the viral infection is controlled by IFN-α/βwhich stimulates the production of a set of antiviral molecules. Our laboratory had shown that the 2', 5'-Oligoadenylate Synthetases (OAS) genes, inducible by IFN-α, play a critical role in antiviral immunity against arboviruses. Whether the OAS3 human form may play a role in the protective innate immunity to CHIKV was investigated. Human epithelial cells respond to ectopic OAS3 protein expression by inhibiting CHIKV growth as efficiently as that of other alphaviruses such as Sindbis and Semliki Forest viruses. The OAS-mediated inhibition of CHIKV growth was attributable to a dramatic reduction in viral RNA and protein levels. In conclusion, OAS3 activity represents an important antialphaviral pathway by which IFN-α/β controls CHIKV infection in human cells

Le virus du chikungunya (CHIKV) est un arbovirus émergeant qui, au cours des dernières décennies, s’est largement propagé à l’échelle mondiale. Le virus est transmis par les moustiques du genre Aedes, notamment Aedes albopictus qui est aujourd’hui présent dans une soixantaine de départements en France. Vecteurs de plusieurs agents pathogènes, Ae. albopictus représente une réelle menace de santé publique. L’émergence d’arboviroses est généralement liée à la convergence d’un ensemble de facteurs intrinsèques et extrinsèques affectant le vecteur, l’agent pathogène et l’hôte. Le moustique étant un organisme ectotherme, dont la température interne varie avec celle de l’environnement, il est très sensible aux variations de température du milieu ambiant. La relation entre la température et la transmission des arbovirus reste encore mal comprise, en particulier sur le plan moléculaire. L’objectif général de ce projet est de comprendre comment la température affecte les interactions virus-moustique et influence les cycles de transmission. Pour cela, nous étudions les aspects moléculaires du CHIKV, de son vecteur Ae. albopictus et de leurs interactions sous l’influence de la température. Nos résultats démontrent que la température affecte d’une part l’évolution du CHIKV et d’autre part, l’expression génétique et la composition microbienne du moustique, notamment en réponse à l’infection. Ces données apportent des informations importantes sur la manière dont les systèmes vectoriels peuvent être affectés par la température. La compréhension des mécanismes sous-jacents les interactions virus-moustique avec l’environnement sont essentielles afin de prévenir les épidémies
The chikungunya virus (CHIKV) is an emerging mosquito-borne Alphavirus which has widely spread around the world in the last two decades. The virus is transmitted to human hosts by Aedes mosquitoes, including the invasive species Aedes albopictus, which has today conquered more than half of the French territory. As a vector of several viral pathogens, Ae. albopictus poses a real threat to the health authorities. The emergence of arboviruses such as CHIKV, often results from a complex combination of both intrinsic and extrinsic factors. Since mosquitoes are poikilothermic ectotherms (i.e., internal body temperature is not constant and depends on environmental temperatures), they are acutely susceptible to temperature variations. The relation between temperature and arbovirus transmission is a complex phenomenon that remains poorly understood, especially at the molecular level. The aim of our project is to better understand how temperature affects mosquito-virus interactions and influences transmission cycles. We study the molecular aspects of CHIKV, its vector Ae. albopictus and their interactions under the influence of temperature. Our results show that temperature affects CHIKV evolution as well as mosquito genetic expression and microbial composition, especially in response to infection. These data provide important information on how vector systems can be affected by temperature. Understanding the mechanisms underlying virus-mosquito interactions with the environment is essential in order to prevent epidemics

La génétique inverse est devenue une méthode clé pour la production de virus à ARN génétiquement modifiés et pour comprendre les propriétés cellulaires et biologiques des virus. Cependant les méthodes les plus fréquemment utilisées, basées sur le clonage de génomes viraux complets dans des plasmides, sont laborieuses et imprévisibles. La première partie de cette thèse présente des études sur la mise au point d'un nouveau système de génétique inverse, appelé méthode ISA (Amplicons-Sous génomique-Infectieux), qui permet la génération, en quelques jours, de virus infectieux sauvages et génétiquement modifiés appartenant à trois familles différentes de virus à ARN simple brin de polarité positive, avec une grande maîtrise des séquences virales. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons appliqué pour la première fois à un arbovirus (CHIKV), le ré-encodage des codons - une méthode développée récemment et très excitante pour le développement de vaccins vivants atténués. En utilisant une approche aléatoire de ré-encodage des codons qui attribue au hasard des codons sur la base de la séquence en acides aminés correspondante, nous avons mis en évidence des pertes importantes de fitness réplicatif sur des cellules de primates et d'arthropodes. La diminution du fitness réplicatif est en corrélation avec le degré de ré-encodage, une observation qui peut aider à la modulation de l'atténuation virale. En utilisant l'expérience acquise avec le CHIKV, nous avons transposé avec succès ce mécanisme d'atténuation au JEV et amélioré notre maîtrise du processus d'atténuation en utilisant une combinaison de la synthèse de novo et de la méthode ISA
Reverse genetics has become a key methodology for producing genetically modified RNA viruses and deciphering cellular and viral biological properties, but the most commonly used methods, based on the preparation of plasmid-based complete viral genomes, are laborious and unpredictable. The first part of this thesis presents studies relating to the development of a new reverse genetics system, designated the ISA (Infectious-Subgenomic-Amplicons) method, which enabled the generation of both wild-type and genetically modified infectious viruses belonging to three different families of positive, single stranded RNA viruses within days with great control of the viral sequences. In the second part of this thesis, we applied for the first time to an arbovirus (CHIKV), codon re-encoding - a recently developed and very exciting method for the development of live attenuated vaccines. Using a random codon re-encoding approach which randomly attributed nucleotide codons based on their corresponding amino acid sequence, we identified major fitness losses of CHIKV in both primate and arthropod cells. The decrease of replicative fitness correlated with the extent of re-encoding, an observation that may assist in the modulation of viral attenuation. Detailed analysis of these observed replicative fitness losses indicated that they are the consequence of several independent re-encoding induced events. Using the experience acquired on the CHIKV, we successfully transposed this attenuation mechanism to JEV and improved our control of the attenuation process by using a combination of de novo synthesis and the ISA method