Kemerovo virus, an encephalitic tick-borne orbivirus : in vivo and in vitro studies - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2022

Kemerovo virus, an encephalitic tick-borne orbivirus : in vivo and in vitro studies

Le virus Kemerovo, un orbivirus encéphalitique transmis par les tiques : études in vivo et in vitro

(1, 2)
1
2

Abstract

Ticks represent a major risk to human and animal health and are responsible forimportant economic losses. It is the principal vector of pathogens in Europe and can transmit the widest variety of microorganisms (bacteria, parasites and viruses). Among these, about 170 tick-borne viruses have been identified to date. These viruses are arboviruses (arthropod-borne viruses) transmitted by hematophagous arthropod vectors such as ticks, mosquitoes, sandflies and biting midges. Complex interactions define the relationships between arboviruses and their vectors. The ability of an arthropod to transmit a virus is defined by its vector competence. The arthropod must ingest the virusduring a blood meal on infected vertebrate hosts and replicate it, and further transmit it to other hosts during the next blood meal. Arboviruses replicate within an arthropod vector and a vertebrate host. Animal arboviruses are mainly RNA viruses and have high mutation rates compared to DNA viruses. These mutations are mainly due to a lack of proofreading properties of their RNA-dependent RNA polymerase. Their life cycle within 2 very different hosts would lead to the fixation of beneficial mutations for infection and replication in these hosts. Arboviruses have a great capacity to generate variants (quasispecies) that are able to explore new environments and facilitate viral emergence.However, the genomic variability of insect-borne viruses has been extensively studied and host alternation could constrain arbovirus evolution. This hypothesis was then extrapolated to all arboviruses, including tick-borne viruses. However, ticks and insects have different life cycles and traits and the viruses are not subject to the same pressures.In this context, this PhD project was devised to study the interactions betweenKemerovo virus (KEMV) and its tick vectors at different levels. KEMV is an orbivirus discovered in 1962 in the Kemerovo region. KEMv and its two serotypes Tribeč (TRBV) and Lipovnik (LIPV)have all three been implicated in human cases of encephalitis in Russia and/or Central Europe. However, the interest in KEMV has declined in favour of the diagnosis of tick-borne encephalitis virus (TBEV) in these regions.The studies conducted during this thesis pertained to in vivo and in vitro models. First, the vector competence of Ixodes ricinus and Ixodes persulcatus ticks was studied. This work involved setting up a tick infection model with KEMV in the laboratory. The different criteria of vector competence were then tested for I. ricinus and I. persulcatus. In the course of this study, we were able to highlight the influence of (1) the virus genus on the infection technique used and (2) the species and origin of the ticks when testing vector competence.Finally, the second part of this work was the study of the influence of hostalternation on fitness, virulence and tropism of KEMV in an animal model. KEMV was adapted in cell culture according to 3 scenarii : 30 serial passages in mammalian or tick cells or alternated passages between the 2 cell types. For that purpose, it was necessary to collect information on KEMV biology in order to set up the different passages. The fitness of the different cell-adapted strains was studied in our animal model, the IFNAR-/- mouse, as well as the virulence. We were able to show a link between the virulence of the adapted strains and the sex and age of the mice, suggesting the selection of quasispecies during different passages.
Les tiques représentent un risque majeur pour la santé humaine et animale et ont, par conséquent, une importance économique majeure. La tique est le plus grand vecteur d’agents pathogènes en Europe et peut transmettre la plus grande variété de microorganismes (bactéries, parasites et virus). Parmi eux, environ 170 virus transmis par les tiques ont été identifiés à ce jour. Ces virus font partie des arbovirus (arthropodborne viruses) transmis par des vecteurs arthropodes hématophages comme la tique, le moustique, le phlébotome et le moucheron piqueur. Les arbovirus et leurs vecteurs forment des complexes où des interactions fortes ont lieu entre eux à différents niveaux.L’aptitude d’un arthropode à transmettre un virus se définit par la compétencevectorielle. L’arthropode doit ingérer le virus sur un hôte vertébré infecté et assurer la multiplication de ce dernier pour ensuite le retransmettre au cours d’un autre repas sanguin sur hôte vertébré sain. Les arbovirus se répliquent dans un vecteur arthropode et un hôte vertébré. Les arbovirus animaux sont principalement des virus à ARN et présentent des taux de mutations élevés par rapport aux virus à ADN. Ces mutations sont notamment dues à un manque de propriété de relecture de leur ARN polymérase ARN dépendante. Leur cycle de vie à 2 hôtes très différents entrainerait la fixation de mutations bénéfiques pour l’infection et la réplication dans 2 types d’hôtes. Les arbovirus ont alors une grande capacité à générer des variants (quasi-espèces) capables d’explorerde nouveaux environnements et d’induire des émergences. Cependant, la variabilité génomique des arbovirus transmis par les insectes a beaucoup été étudiée et l’alternance d’hôtes serait à l’origine de la stabilité génomique de ces virus. Cette hypothèse a ensuite été extrapolée à tous les arbovirus, y compris les virus transmis par les tiques. Or, les tiques et les insectes ont des cycles et des traits de vie différents et les virus ne sont pas soumis aux mêmes pressions.C’est dans ce contexte que ce projet de thèse a été construit et avait pour butd’étudier les interactions entre le virus Kemerovo (KEMV) et son vecteur tique àdifférents niveaux. KEMV est un Orbivirus découvert en 1962 dans la région Kemerovo en Russie. Il a été impliqué dans des cas humains d’encéphalite en Russie et en Europe Centrale où notamment deux sérotypes, Tribeč (TRBV) et Lipovnik (LIPV), de KEMV circulent. Mais son intérêt a décliné au profit du diagnostic pour le virus de l’encéphalite à tique (TBEV) dans ces régions. La thèse a été menée dans deux modèles : in vivo et in vitro.Dans un premier temps, la compétence vectorielle des tiques Ixodes ricinus etIxodes persulcatus a été étudiée. Ces travaux ont impliqué la mise en place d’un modèle d’infection des tiques avec KEMV au laboratoire. Les différents critères de la compétence vectorielle ont ensuite été testés pour I. ricinus et I. persulcatus. Au cours de cette étude, nous avons pu mettre en évidence l’influence : (1) du genre viral sur la technique d’infection à utiliser et (2) de l’espèce et de l’origine des tiques lors des essais de compétence vectorielle.Enfin, la seconde partie de ces travaux correspondait à l’étude de l’influence del’alternance d’hôtes sur la fitness, la virulence et le tropisme de KEMV dans un modèle animal. Le KEMV a été adapté en culture cellulaire selon 3 scenarii : 30 passages en série dans des cellules de mammifère ou de tique ou en alternance entre les 2 types de cellules. Pour se faire, connaitre la biologie de KEMV était nécessaire pour la mise au point et la mise en place des différents passages. La fitness des différentes souches adaptées en culture cellulaire a été étudiée dans notre modèle animal, la souris IFNAR -/-, ainsi que la virulence. Nous avons pu mettre en évidence un lien entre la virulence des souches adaptées et le sexe et l’âge des souris, suggérant la sélection de quasi-espèces au cours des différents passages.
Fichier principal
Vignette du fichier
104786_MIGNE_2022_archivage.pdf (20.68 Mo) Télécharger le fichier
Origin : Version validated by the jury (STAR)

Dates and versions

tel-03762291 , version 1 (27-08-2022)

Identifiers

  • HAL Id : tel-03762291 , version 1

Cite

Camille Migné. Le virus Kemerovo, un orbivirus encéphalitique transmis par les tiques : études in vivo et in vitro. Microbiologie et Parasitologie. AgroParisTech, 2022. Français. ⟨NNT : 2022AGPT0002⟩. ⟨tel-03762291⟩
138 View
9 Download

Share

Gmail Facebook Twitter LinkedIn More