Soutenance de thèse de Perla ABOU ATMEH

Le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2) est le virus responsable de la maladie à coronavirus 2019, communément appelée le Covid-19. Très contagieux, SARS-CoV-2 s’est rapidement propagé dans le monde entier, conduisant à l'apparition de variants préoccupants selon la classification de l'Organisation Mondiale de la Santé. Ma thèse a eu pour objectif d’étudier l’interaction du SARS-CoV-2 avec des cellules immunitaires. L’évolution de la pandémie avec l’émergence de variants du SARS-CoV-2 m’a conduit à évaluer la contribution des variants SARS-CoV-2 sur la diversité des réponses cellulaires. L’isolement et la culture de sous-variants digestifs m’a amené à développer la technologie des organoïdes intestinaux pour savoir s’il y avait une signature spécifique ce que je n’aurais pas pu réaliser avec des cellules de lignées ou des cellules primaires. Dans la première partie de ma thèse, j’ai étudié le mécanisme d'entrée du SARS-CoV-2 dans les cellules épithéliales, connues pour être permissives au virus. J’ai montré que la vimentine, un filament intermédiaire de type III, est un co-récepteur de l’ACE2, ce qui facilite l’entrée du SARS-CoV-2 dans les cellules. L'inhibition de la vimentine, à l’aide d’anticorps et d’inhibiteurs, diminue l’effet cytopathique du SARS-CoV-2 et module la production de médiateurs inflammatoire. Ce travail étend la diversité des récepteurs cellulaires du SARS-CoV-2. Dans la seconde partie de ma thèse, j'ai travaillé sur l’interaction du SARS-CoV-2 et de ses variants avec les macrophages qui représentent la première ligne de défense contre les infections virales. Les variants du SARS-CoV-2 (Wuhan, α-B.1.1.7 (Royaume-Uni), β-B.1.351 (Afrique du Sud), γ-P.1 (Brésil), δ-B.1.617 (Inde) et B.1.1.529 (Omicron)) infectent in vitro les macrophages dérivés de monocytes (MDM) et les macrophages placentaires (MP) augmentent l'expression de ACE2 et des cytokines inflammatoires sans induire celle des interférons anti-viraux. Nous avons également étudié la réponse des MPs recueillis à terme en utilisant une cohorte de femmes ayant contracté le COVID-19 au cours de leur grossesse. Ces macrophages présentent une réponse inflammatoire spécifique au cours des six derniers mois de grossesse. De façon quelque peu inattendue, nous avons montré que le programme d'activation spécifique des macrophages est rattaché au sexe fœtal. Enfin, les modèles cellulaires ne reflétant que partiellement ce qui se passe au niveau tissulaire, nous avons étudié l’infection d’organoïdes iléaux et coliques par différents variants de SARS-CoV-2. Nous avons montré que ces organoïdes étaient permissifs aux variants de SARS-CoV-2 y compris des sous-variants intestinaux générant des réponses inflammatoires. Nous avons observé des différences régionales dans la réponse transcriptomique à l'infection, avec une signature inflammatoire plus robuste chez les organoïdes iléaux comparativement aux organoïdes coliques. Par contre nous n’avons pas observé de différence entre la souche de référence du SARS-CoV-2 et le sous-variant intestinal. Cette thèse qui associe une approche (1) cellulaire pour étudier l’interaction entre SARS-CoV-2 et cellules hôtes et (2) clinico-biologique chez les femmes enceintes montrent l’importance de la réponse inflammatoire et un rôle moins marqué des variants, soulignant l’importance de la réponse de l’hôte dans la physiopathologie de la COVID-19.

The virus-causing coronavirus disease 2019, or COVID-19, is known as Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2). SARS-CoV-2 is extremely contagious and has spread quickly over the world, leading to the emergence of variants of concern according to the World Health Organization classification. The aim of my thesis was to study the interaction of SARS-CoV-2 with immune cells. The evolution of the pandemic with the emergence of SARS-CoV-2 variants led me to evaluate the contribution of SARS-CoV-2 variants to the diversity of cellular responses. The isolation and culture of digestive sub-variants led me to develop intestinal organoid technology to determine whether there was a specific signature, which I would not have been able to achieve with lineage or primary cells. In the first part of my thesis, I studied the mechanism of entry of SARS-CoV-2 into epithelial cells, known to be permissive to the virus. I showed that vimentin, a type III intermediate filament, is a co-receptor of ACE2, which facilitates the entry of SARS-CoV-2 into cells. The inhibition of vimentin, using antibodies and inhibitors, decreases the cytopathic effect of SARS-CoV-2 and modulates the production of inflammatory mediators. This work extends the diversity of cellular receptors for SARS-CoV-2. In the second part of my thesis, I worked on the interaction of SARS-CoV-2 and its variants with macrophages, which represent the first line of defense against viral infections. SARS-CoV-2 variants (Wuhan, α-B.1.1.7 (UK), β-B.1.351 (South Africa), γ-P.1 (Brazil), δ-B.1.617 (India) and B.1.1.529 (Omicron)) infect monocyte-derived macrophages (MDMs) and placental macrophages (PMs) in vitro, increasing ACE2 and inflammatory cytokine expression without inducing anti-viral interferon expression. We also studied the response of PMs collected at term using a cohort of women who contracted COVID-19 during pregnancy. These macrophages show a specific inflammatory response during the last six months of pregnancy. Somewhat unexpectedly, we showed that the specific activation program of macrophages is linked to fetal sex. Finally, as cellular models only partially reflect what occurs at the tissue level, we studied the infection of ileal and colonic organoids by different SARS-CoV-2 variants. We showed that these organoids were permissive to SARS-CoV-2 variants, including intestinal sub-variants, generating inflammatory responses. We observed regional differences in the transcriptomic response to infection, with a more robust inflammatory signature in ileal organoids compared with colonic organoids. In contrast, we observed no difference between the SARS-CoV-2 reference strain and the intestinal sub-variant. This thesis combines a (1) cellular approach to study the interaction between SARS-CoV-2 and host cells and (2) a clinical-biological approach in pregnant women, showing the importance of the inflammatory response and a less marked role for variants, underlining the importance of the host response in the pathophysiology of COVID-19.