Ecole Doctorale
Sciences de la Vie et de la Santé
Spécialité
Biologie-Santé - Spécialité Maladies Infectieuses
Etablissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
évolution,virus,respiratoires,épidémies,
Keywords
evolution,virus,respiratory,epidemics,
Titre de thèse
Suivi de l'évolution des virus respiratoires responsables d'épidémies saisonnières
Monitoring the evolution of respiratory viruses responsible for seasonal epidemics
Date
Thursday 31 October 2024 à 10:30
Adresse
IHU Méditerranée Infection
19-21 Boulevard Jean Moulin 13005 Marseille Amphithéâtre
Jury
Directeur de these |
M. Bernard LA SCOLA |
Université dAix-Marseille |
Rapporteur |
Mme Sylvie PILLET |
Université Sainte Étienne-Jean Monnet |
Rapporteur |
M. Vincent FOULONGNE |
Université de Montpellier |
Président |
Mme Florence FENOLLAR |
Université dAix-Marseille |
Résumé de la thèse
Les infections causées par les virus respiratoires font partie des infections les plus fréquentes chez lhomme. Elles occasionnent une morbidité et une mortalité élevée chez les personnes vulnérables. Une identification rapide de lagent pathogène ainsi que le traçage épidémiologique sont essentielles pour limiter la propagation de ces virus. Depuis lémergence du SARS-CoV-2 responsable dune pandémie dans le monde entier, une masse considérable de données génomiques de ce virus a été générée ayant permis de suivre la dynamique dévolution de ce virus au cours du temps et à travers le monde avec notamment le suivi de la génération de nouveaux variants. Concernant les autres virus respiratoires et notamment les coronavirus à lorigine dépidémies saisonnières communes, et contrairement au SARS-CoV-2, il nexiste quun très faible nombre de séquences génomiques dans les bases de données internationales.
Lobjectif de cette thèse est de contribuer au suivi et à la compréhension de lévolution moléculaire des coronavirus saisonniers et des bocavirus dans le sud de la France en utilisant la même méthodologie employée pour le suivi du SARS-CoV-2. Lobjectif est de mettre en place une surveillance épidémiologique moléculaire pour avoir une meilleure compréhension des caractéristiques génétiques liées à la variabilité, la transmission, la pathogenèse et lévasion immunitaire provoquée par une infection antérieure ou par une vaccination, ainsi qu'une meilleure compréhension des épidémies basées sur le génotypage. Cet objectif passe par loptimisation des techniques de NGS et la description éventuelle de nouveaux génotypes ou variants.
Les échantillons nasopharyngés de patients des hôpitaux publics de Marseille entre 2017 et 2022 ont été recueillis.
Tout dabord, un suivi moléculaire du bocavirus a été réalisé. La phylogénie de ce virus a permis de démontrer que la distribution de ce virus se fait de façon hétérogène à travers le temps. Un clustering hiérarchique semble montrer une association significative entre un des génotypes de bocavirus et la co-infection à adénovirus.
Dans un deuxième temps le suivi génomique des coronavirus responsable dépidémies saisonnières a été réalisé. Des amorces universelles spécifiques de chaque espèce et le séquençage de nouvelle génération basé sur les technologies Illumina et Nanopore ont été utilisés. Nous avons montré que de nouveaux génotypes détectés dans dautres pays circulent également en France. La distribution et la circulation des différents génotypes étaient différentes chaque année. Par ailleurs, une mutation dans la spike, rapportée comme étant impliquée dans léchappement immunitaire, a été identifiée dans toutes nos séquences de génotype A de HCoV-HKU1. Une modélisation moléculaire a permis de démontrer quelle augmentait linteraction de sa liaison avec le TMPRSS2, un récepteur cellulaire utilisé par ce virus.
Cette étude a considérablement élargi la gamme de génomes des coronavirus saisonniers et des bocavirus disponibles dans les bases de données mondiales et surtout en France. Elle a rapporté 213 génomes de HBoV1, 123 de HCoV-229 E et 17 de HCoV-NL63, mais également 158 génomes de HKU1 qui représente tous les génomes de HCoV-HKU1 à lexception dun seul génome et a triplé le nombre de génome de HCoV-OC43 provenant de France. Ce travail est une contribution à la compréhension de lévolution des virus respiratoires.
Thesis resume
Infections caused by respiratory viruses are among the most common infections in humans. They cause high morbidity and mortality among vulnerable people. Rapid identification of the pathogenic agent and epidemiological tracing are essential to limit the spread of these viruses. Since the emergence of SARS-CoV-2, responsible for a worldwide pandemic, a considerable amount of genomic data on this virus has been generated, making it possible to track the evolution of this virus over time and around the world, in particular by monitoring the generation of new variants. In contrast to SARS-CoV-2, very few genomic sequences exist in international databases for other respiratory viruses, particularly the coronaviruses that cause common seasonal epidemics.
The aim of this thesis is to contribute to the monitoring and understanding of the molecular evolution of seasonal coronaviruses and bocaviruses in the south of France using the same methodology employed for monitoring SARS-CoV-20. The aim is to set up molecular epidemiological surveillance to gain a better understanding of the genetic characteristics linked to variability, transmission, pathogenesis and evasion of immunity caused by previous infection or vaccination, as well as a better understanding of epidemics based on genotyping. This will involve optimising NGS techniques and possibly describing new genotypes or variants.
Nasopharyngeal samples from patients in Marseille public hospitals between 2017 and 2022 were collected.
Firstly, molecular monitoring of the bocavirus was carried out. The phylogeny of this virus enabled us to demonstrate that its distribution is heterogeneous over time. Hierarchical clustering seems to show a significant association between one of the bocavirus genotypes and co-infection with adenovirus.
Secondly, genomic monitoring of the coronaviruses responsible for seasonal epidemics was carried out. Universal primers specific to each species and new-generation sequencing based on Illumina and Nanopore technologies were used. We showed that new genotypes detected in other countries are also circulating in France. The distribution and circulation of the different genotypes differed from year to year and according to each of the 4 seasonal coronaviruses. In addition, a mutation in the spike, reported to be involved in immune escape, was identified in all our HCoV-HKU1 genotype A sequences. Molecular modelling demonstrated that this mutation increased the interaction of its binding with TMPRSS2, a cellular receptor used by this virus.
This study has considerably extended the range of seasonal coronavirus and bocavirus genomes available worldwide, and particularly in France. It reported 213 genomes of HBoV1, 123 of HCoV-229 E and 17 of HCoV-NL63, but also 158 genomes of HKU1, which represents all but one of the HCoV-HKU1 genomes, and tripled the number of HCoV-OC43 genomes from France. This work is a contribution to our understanding of the evolution of respiratory viruses.