Les phlébotomes sont les vecteurs reconnus de plusieurs arbovirus, en particulier du genre Phlebovirus, ainsi que de parasites du genre Leishmania. Les infections par les phlébovirus sont responsables chez l’homme de maladies décrites depuis longtemps, pourtant ils demeurent méconnus, avec en particulier un manque de données épidémiologiques et d’outils de diagnostic.Dans une première partie, des études de séroprévalence nous ont permis d’aborder l’impact en santé publique, dans le sud-est de la France, de deux phlébovirus connus pour leur pouvoir pathogène chez l’homme, Toscana virus (TOSV) et Sandfly fever Sicilian virus (SFSV). Pour ce dernier, des anticorps spécifiques (IgG) ont été détectés dans moins de 1% des sérums testés, ce qui suggère que SFSV joue un rôle mineur dans les pathologies humaines de cette région ; ces résultats sont corroborés par l’absence, durant ces dernières décennies, de cas documentés d’infection aigüe due à SFSV en Europe occidentale. Nous avons donc pu concentrer notre travail sur le deuxième groupe de phlébovirus d’intérêt chez l’homme, le groupe des Sandfly fever Naples virus, qui inclut notamment TOSV. Nous avons démontré l’existence d’un lien épidémiologique entre les infections à Leishmania infantum et celles à TOSV, certainement dû au fait que ces pathogènes sont transmis par un vecteur commun (Phlebotomus perniciosus). Les analyses statistiques ont montré que les personnes exposées aux infections à TOSV ont plus de chance d’être aussi infectées par les parasites leishmanies (et vice versa). En admettant que ce lien épidémiologique entre leishmanioses et infections à TOSV est représenté par l’exposition à la piqûre d’un vecteur commun, cette étude confirme l’implication de Phlebotomus perniciosus en tant que vecteur principal de TOSV dans le sud de la France. Cette étude suggère également que certaines données épidémiologiques disponibles pour la leishmaniose pourraient être utilisées pour décrypter l’épidémiologie des infections à TOSV.La deuxième partie de cette thèse est consacrée à la détection, l’isolement et la caractérisation de virus, déjà connus ou inconnus, dans les populations de phlébotomes en France et en Afrique du Nord. Pour atteindre cet objectif, nous avons dû développer une plateforme d’analyse à au débit, adaptée pour la découverte de virus dans les phlébotomes, qui permette de traiter un grand nombre d’échantillons à faible coût. Cette plateforme a récemment été complétée par un outil de Next Generation Sequencing, afin de réaliser la caractérisation génétique complète des virus isolés et découverts. Au total, 12 576 phlébotomes ont été capturés au cours de 12 campagnes de capture menées en France, en Tunisie et en Algérie. Au sein d’une même zone géographique, la découverte de plusieurs nouveaux phlébovirus, ainsi que leur taux d’infection observé dans les populations de phlébotomes, ont démontré que la diversité de phlebovirus est bien plus importante qu’attendue.Dans la troisième partie de cette thèse, une étude de séroprévalence a été menée sur des sérums humains en utilisant des tests comparatifs de neutralisation de virus. Cette étude nous a permis d’exclure le virus Punique, récemment découvert, de la liste des principales menaces en santé publique au nord de la Tunisie, et de confirmer que TOSV est le principal phlebovirus pathogène ayant un impact en santé publique dans cette région du pays. Cette méthode de neutralisation est capable d’identifier précisément, parmi des virus génétiquement proches, le virus contre lequel les anticorps présents dans le sang ont été produits, ce qui permet de déterminer la capacité de chacun de ces virus à jouer un rôle en santé publique. / Sandflies are vectors of various arthropod-borne viruses, in particular viruses within the genus Phlebovirus, family Bunyaviridae, and of parasites in the genus Leishmania. Human diseases caused by infection with sandfly-borne phleboviruses are known for a long time, but they remain neglected due to the lack of epidemiological knowledge and of diagnostic tools.The first part consisted of seroprevalence studies in human sera to address the public health impact in south-eastern France of two recognized sandfly-borne phleboviruses, namely Toscana virus (TOSV) and Sandfly fever Sicilian virus (SFSV). Concerning the latter, specific IgG were detected in less than 1% of tested sera, suggesting that SFSV play a minor role in human disease in the region; this finding was corroborated with the lack of documented case of acute infection due to SFSV in Western Europe during the last decade. This pleaded for focusing on the other group of sandfly fever viruses known for their human interest, namely the group of Sandfly fever Naples virus that includes TOSV. We demonstrated an existing epidemiological relationship between Leishmania infantum and TOSV infections, presumably through the transmission by the common arthropod vector (Phlebotomus perniciosus). Statistical analysis showed that persons exposed to TOSV infection are at greater risk of being infected with Leishmania parasite (and vice versa). Assuming that epidemiological link between leishmaniasis and TOSV infection may be represented by the exposure to the bite of a common vector, this study confirms the involvement of Phlebotomus perniciosus as the major vector of TOSV in the South of France. This study also suggests that some of the epidemiological data available on Leishmaniasis may be used to decipher the epidemiology of TOSV infections..The second part of this thesis was dedicated to detection, isolation and characterization of existing and/or new phleboviruses in sandfly populations in France and in North Africa. To achieve this aim, we had to set up a high-throughput cost-effective platform amenable to virus discovery in sandflies; this sandfly-processing platform has been recently docked to a Next Generation Sequencing platform for full genetic characterization of newly isolated and discovered viruses. A total of 12,576 sandflies were trapped during 12 campaigns conducted in France, Tunisia and Algeria. The discovery of several new phleboviruses and their observed frequency in sandfly populations has clearly demonstrated that within a given geographic area, virus diversity is much higher than previously believed.In the third part of this thesis, a seroprevalence study based on comparative virus neutralization tests was performed on human sera and allowed to exclude the newly described Punique virus from the list of major public health threats in northern Tunisia, and to confirm that TOSV is the dominant phleboviral pathogen with an impact on public health in this part of the country. This neutralization method is suitable to identify precisely the virus against which antibodues were elicited, allowing to discriminate among closely related phleboviruses, and to determine their propensity to play a role in public health.

Les virus font partie des entités les plus abondantes sur Terre, mais la diversité des virus est très peu connue puisque biaisée en faveur d’hôtes animaux d’intérêts sociétal, agronomique et économique. L’apport des nouvelles techniques de séquençage permet actuellement d’obtenir des informations qui étaient tout simplement inaccessibles. Le but de mon travail de thèse a été l’étude de la diversité virale présente au sein d’un grand nombre d’animaux non-modèles. Pour répondre à cette problématique il m’a fallu mettre en place une méthodologie analytique innovante de découverte de nouveaux virus par une approche de méta-transcriptomique. Ce travail i) montre que la méthodologie bioinformatique mise en place est pertinente, ii) permet de découvrir de nouveaux virus ayant des caractéristiques génomiques particulières relevant de nouveaux genres ou familles de virus, iii) révèle de nouveaux hôtes pour des virus appartenant à des familles virales très étudiées et iv) montre que la gamme d’hôte de virus connus peut être plus étendue qu’attendu grâce à un focus sur la diversité des virus d’hyménoptères. D’une manière plus globale, mon travail permet de combler quelques lacunes existantes dans les connaissances liées à l’étude de la diversité virale et met en évidence l’importance de l’étude des animaux non-modèles. / Viruses are among the most abundant entities on Earth, but the viral diversity remains mostly unknown as currently biased in favour of animals of social, agronomic and economic interest. Next Generation Sequencing technologies provide access to so far inaccessible information. The aim of my PhD thesis was the study of the viral diversity within a large range of non-model animals. To address this question I set up an innovative analytical framework to discover new viruses based on a meta-transcriptomic approach. This work i) shows that this bioinformatics method is efficient and powerful, ii) allows the discovery of new viruses with particular genomic organisations suggesting they belong to new virus genera of families, iii) uncovered new viruses from new hosts in well-known viral families and iv) shows wider viral host range than previously expected based on a particular focus on hymenopteran viral diversity. Overall, my work allows to fill some gaps in the knowledge of viral diversity and shows the importance of studying non-model animal species in virology.

Les phlébovirus présentent sont présents dans toutes les régions du globe. Certains phlébovirus transmis par phlébotomes provoquent une maladie fébrile et des infections du système nerveux central. Depuis, de plus en plus de données montrent que la péninsule des Balkans joue un rôle majeur dans l'émergence de maladies à transmission vectorielle. Au début de ce travail, on comptait un nombre très limité de phlébovirus identifiés et isolés dans cette région. Une étude intégrée et transdisciplinaire en vue d'un inventaire des virus circulant dans pays des Balkans. (i) Un total de 3,850 phlébotomes sont été recueillis dans sept pays des Balkans en 2014 et 2015. Ils ont été testés pour la présence d'ARN viral et inoculé sur des cellules VERO afin d'isoler le virus détecté; (ii) des études de séroprévalence utilisant des tests de neutralisation ont été effectuées sur des échantillons de bovins et de moutons pour évaluer à deux agents pathogènes humains : le virus Toscana (TOSV) et le virus Sandfly fever Sicilian virus (SFSV). Nos résultats se composent de (i) la découverte et le séquençage de 3 nouveaux phlébovirus appartenant à 2 espèces différentes, (ii) la première identification du genotype B de TOSV en Croatie, (iii) la preuve de la co-circulation de deux genotypes (B et C) de TOSV, (iv) des taux d'anticorps neutralisants qui sont beaucoup plus élevés chez les bovins et les moutons pour le SFSV que pour TOSV. En conclusion, les résultats obtenus au cours de ce travail démontrent qu’es les Balkans représentent une zone de très importante activité pour les phlebovirus et donc mérite une surveillance particulière à cause du risque d’émergence et de dissémination. / Phleboviruses have a worldwide distribution. In the areas where sand flies are present, some of the sandfly-borne phleboviruses cause febrile illness and central nervous system infections. Sandfly fever was first reported in the Balkan Peninsula at the end of the 19th century. Since there is accumulating data showing that the Balkan peninsula plays a major role in the emergence of vector-borne diseases. At the outset of this work, a very limited number of phleboviruses had been identified and isolated in this region. To fill this gap, an integrated and transdisciplinary study was designed aiming at an inventory of viruses circulating in Balkans and associated seroprevalence studies using domestic animals: (i) a total of 3,850 sandflies were collected in seven Balkan countries (Albania, Bosnia-Herzegovina, Croatia, Kosovo, Montenegro, Republic of Macedonia and Serbia) in 2014 and 2015. They were tested for the presence of viral RNA and inoculated on VERO cell for virus isolation; (ii) seroprevalence studies using neutralisation tests were performed on cattle and sheep samples to assess the level of exposure to two human pathogens, Toscana virus (TOSV) and Sandfly fever Sicilian virus (SFSV). Our results consist of (i) the discovery and sequencing of 3 novel phleboviruses belonging to 2 different species, (ii) the identification for the first time of TOSV lineage B in Croatia, (iii) evidence of co-circulation of two lineages (Lineage B and C) of TOSV, (iv) rates of neutralising antibodies that are much higher in cattle and sheep for SFSV than for TOSV. Together the findings obtained during this work demonstrate that the Balkan area is a hot spot for phleboviruses.

Circulation des Phlébovirus en Turquie, l'Iran et l'Algérie a été étudiée. L'isolement, la caractérisation génomique, les relations phylogénétiques de six virus ont été présentées: le virus Adana (ADAV), deux souches de virus Toros (TORV), le virus Zerdali (ZERV) de la Turquie; le virus Dashli (DASHV) de l'Iran; le virus Toscana (TOSV) d'Algérie. Cette étude a commencé avec la collection de 38,131 phlébotomes de la nature. La méthode de séquençage de nouvelle génération (NGS) à haut débit nous à été utilisée pour l’analyse des génomes complet des virus isoles. En conclusion, cette étude a d'importantes contributions sur phlébovirus négligées. Voici quelques-unes des contributions significatives; (i) ZERV et TORV qui sont étroitement apparentés au virus Tehran (THEV) et le virus Corfou (CFUV), respectivement, ont été isolés depuis 56 et 30 ans des premiers isolements de THEV et CFUV, respectivement, (ii) Détection du virus ADAV un animal domestique et sur quelques sérums humain par test de neutralisation. Ce virus ADAV constitue avec le virus le virus (SALV), le virus Arbia (ARBV), et le virus (ADRV) le groupe Salehabad. Seul le virus ADRV a été détectée dans le liquide cérébro-spinal auparavant landais que avec les autres, aucune preuve pathogène n’a été détectée, (iii) Nous avons découvert la plus récente circulation phlébovirus en Iran après 56 années, (iv) TOSV a été isolé en Algérie pour la première fois et la circulation a été confirmée par séropositivités dans le sérum humain. / Sandfly-borne phlebovirus circulation in Turkey, Iran, and Algeria was investigated. The isolation, genomic characterization, phylogenetic relationships of 6 viruses was presented: Adana virus (ADAV), two strains of Toros virus (TORV), Zerdali virus (ZERV) from Turkey; Dashli virus (DASHV) from Iran; Toscana virus (TOSV) from Algeria. This study has begun with the collection of 38,131 sandflies from nature. The well established, high-throughput methodology was applied for the discovery of viruses including PCR tools and cell culture methods. Next generation sequencing (NGS) technology facilitated to perform complete genome analysis of the isolated viruses. In conclusion, this study has contributions to the neglected sandfly-borne phlebovirus group and filled some gaps about the circulation of these agents in Turkey, Iran, and Algeria. Following are some significant contributions; (i) ZERV and TORV which are closely related to Tehran virus (THEV) and Corfou virus (CFUV), respectively were isolated after 56 and 30 years of the first isolations of THEV and CFUV, respectively, (ii) There was no evidence of the pathogenicity of Salehabad virus (SALV) and Arbia virus (ARBV) except the detection of Adria virus (ADRV) in CSF until ADAV which belongs to the Salehabad serocomplex was detected in domestic animal and very few human sera by neutralization assay, (iii) We have discovered the most recent sandfly-borne phlebovirus circulation in Iran after 56 years, (iv) TOSV was isolated in Algeria for the first time and circulation was confirmed by seropositivities in human sera.