Les Entérovirus, et notamment les coxsackievirus B (CV-B), sont une cause commune de myocardite. Cette maladie peut évoluer vers une myocardite chronique jusqu’au stade de cardiomyopathie dilatée (CMD). Le mécanisme moléculaire permettant le passage de l’infection aigue à l’infection persistante dans le tissu cardiaque humain reste méconnu. Pour étudier les activités de réplication des CV-B persistant, un réplicon a été généré à partir d’une souche cardiotrope. Il a permis de caractériser les activités de réplication de CV-B persistant dans des cellules cardiaques humaines. Une analyse par séquençage à moyen débit a permis de mettre en évidence la sélection de variants tronqués dans le cœur pouvant expliquer la progression de la myocardite virale vers la CMD. De plus, l’existence de populations majoritaires tronquées de 19 à 50 nucléotides associées à des formes virales minoritaires complètes a été mise en évidence chez 8 patients atteints de CMD. La proportion de populations tronquées s’est révélée négativement corrélée au ratio ARN+/ARN- et à la charge virale (R2=0,748; P=0,016; R2= 0,36, P=0,038, respectivement). Des études immuno-histologiques et par hybridation in situ des tissus cardiaques ont montrées que le clivage de la dystrophine était uniquement retrouvé dans les cardiomyocytes infectés par les CV-B. La transfection d’ARN de synthèse complets et tronqués dans des cultures de cardiomyocytes humains primaires a mis en évidence une trans-complémentation entre les 2 formes virales induisant de faibles activités de réplication. Nos résultats démontre l’existence d’un nouveau mécanisme moléculaire de coopération entre des populations persistantes d’entérovirus B tronquées et complètes qui contribue à la physiopathologie de la CMD. / Enteroviruses, especially group B coxsackieviruses (CV-B) are considered to be a common cause of acute human myocarditis, a disease that is a precursor of chronic myocarditis cases as well as dilated cardiomyopathy (DCM). The molecular mechanisms related to the switch from the acute to the CV-B chronic persistent infection in human cardiac tissues are still unknown. To study the replication activities of CV-B a replicon from a cardiotropic prototype strain was generated and was used to study persistent CV-B replication activities into human cardiac cells. Using NGS analyses, our results evidenced that the molecular selection of TD viral forms in heart could explain pathophysiological progression from acute viral myocarditis to DCM. Moreover, we demonstrated in 8 end-stage DCM patients the existence of CV-B major populations characterized by 5’NTR deletions ranging from 19 to 50 nucleotides that were associated with minor full-length viral forms. The amounts of persistent deleted populations appeared to be negatively correlated to RNA(+)/RNA(-) minus ratio and viral load values (R2=0.748; P=0.016; R2= 0.36, P=0.038, respectively). In situ hybridization and immunohistological assays in cardiac tissues demonstrated that the dystrophin disruption was only present in EV-B infected cardiomyocytes. Transfection of deleted and full-length RNA-populations in cultured primary human cardiomyocytes evidenced a trans-acting genomic complementation system between the two viral forms resulting in low viral replication activities. Our findings suggest a new molecular mechanism through which persistent low replicative EV-B deleted and full-length collaborative populations contribute to the pathogenesis of idiopathic DCM cases.

Les entérovirus (EV) sont des agents étiologiques de nombreuses pathologies chez les adultes et les enfants, y compris la poliomyélite qui a été éradiquée en France. Aujourd’hui, la surveillance d’EV se déroule dans le cadre de la vigilance post-éradication, et fournit des données épidémiologiques importants sur des entérovirus non polio.A Marseille, la surveillance a amené à l’analyse de 654 souches isolées entre 1985 et 2005. Les EV de l'espèce B étaient prédominants, parmi lesquels l’echovirus 30 (E30) a été le plus fréquemment isolé et l’E13 a émergé lors de l’épidémie en 2000. Notre analyse des souches cliniques sur 20 ans renforce la stratégie de sérotypage par la VP1. L'analyse phylogénétique a identifié des souches de différents sérotypes, avec des régions nonstructurales génétiquement proches associées aux VP1 divergents. Ceci contredit le modèle actuel de la recombinaison et pourrait être à l’origine de l'émergence d’E13 épidémique.Deux épidémies majeures d’E30 ont été décrites en 2000 et 2005. Entre elles, le protocole de diagnostic d’EV a été modifié: en 2000, la détection s’est fait par la culture cellulaire et la RT-PCR classique; en 2005, la technique de la RT-PCR en temps réel a été utilisée. Ainsi, l’épidémie de 2005 a été caractérisée par une réduction significative du délai nécessaire de livrer les résultats du diagnostic et de la durée du séjour hospitalier.Nous avons également adapté un système moléculaire pour la détection d'EV71. EV71 est associé à des épidémies du syndrome pied, main, bouche en Asie, mais peut aussi engendrer des complications neurologiques fatales. Nous avons testé 365 échantillons positifs pour l’EV. 3 cas d'EV71 du génogroupe C2 ont été détectés entre 2009 et 2011 chez les enfants sans histoires de voyage récent, ce qui confirme la circulation actuelle de ce génogroupe en France.Les entérovirus ont le potentiel de provoquer des épidémies fréquentes, à cause de leur diversité génétique importante et de leur capacité de réémergence. Il est nécessaire de maintenir la surveillance d'EV par la détection et l'analyse des virus en circulation, et de développer d’autres techniques rapides de détection et d’identification. / Enteroviruses are single-stranded RNA viruses associated with a myriad of pathologies in adult and paediatric populations, the most notable of which, poliomyelitis, has been eradicated in France. Today, enterovirus surveillance is carried out in the context of post-eradication monitoring, and provides important epidemiological data for nonpolio enteroviruses.In Marseille, surveillance efforts culminated in the compilation and analysis of 654 strains isolated between 1985 and 2005. Predominant serotypes belonged to the B species: Echovirus 30 (E30) was the most frequently isolated serotype and E13 emerged during the 2000 epidemic. Our analysis of clinical strains over 20 years lends credence to the VP1 serotyping strategy. Phylogenetic analysis identified strains of different serotypes which were genetically similar in the nonstructural regions despite distinct VP1 regions. This observation contradicts the current model of recombination and could explain the emergence of epidemic E13.Two large outbreaks of E30 were described in 2000 and 2005, in between which EV diagnostic protocol was changed: in 2000, detection was performed using cell culture and classic RT-PCR techniques; in 2005, this was done via real-time RT-PCR. As a result, the 2005 outbreak was characterised by a significant decrease in the time needed to deliver diagnostic results, as well as in the length of hospital stay.We also adapted a real-time molecular assay for the detection of EV71. EV71 is associated with major outbreaks of hand, foot and mouth disease in the Asia-Pacific region, but can also cause fatal neurological complications. We screened 356 EV-positive samples and detected three cases of genogroup C2 EV71 infection between 2009 and 2011 in young children with no history of travel, confirming the current circulation of EV71 in France.Enteroviruses have the potential to cause frequent epidemics, due to their great genetic diversity and their propensity for re-emergence. This underscores the need to maintain EV surveillance by analysing past and present circulating viruses, as well as to develop more rapid detection and identification techniques.

Les Entérovirus humains du groupe B (EV-B) et plus spécifiquement les virus Coxsackie B sont considérés comme une cause majeure des myocardites infectieuses aigues et chroniques dont 10% peuvent évoluer vers la cardiomyopathie dilatée (CMD). Les mécanismes moléculaires viraux impliqués dans la progression de la myocardite aiguë vers le stade de la CMD ne sont pas élucidés.L’analyse par séquençage NGS a montré chez 8 (33%) des 24 patients atteints de CMD inexpliquée l’existence de populations majoritaires tronquées de 19 à 50 nucléotides associées à des formes virales minoritaires complètes. La proportion de populations tronquées s’est révélée négativement corrélée au ratio ARN+/ARN- et à la charge virale. Des études immuno-histologiques et par hybridation in situ des tissus cardiaques ont montré que le clivage de la dystrophine était uniquement retrouvé dans les cardiomyocytes infectés par les EV-B. Pour étudier les activités de réplication des populations d’EV-B persistants, un réplicon (CVB3-emGFP) a été généré à partir d’une souche cardiotrope (CV-B3/28). La transfection d’ARN de synthèse complets et tronqués (d50) dans des cultures de cardiomyocytes humains primaires a mis en évidence des mécanismes de recombinaison et/ou de trans-complémentation entre ces 2 formes virales induisant de faibles activités de réplication.Nos résultats démontrent l’existence de mécanismes de coopération moléculaire entre des populations d’EV-B tronquées et complètes qui pourraient expliquer la mise en place du mécanisme de persistance virale observée au cours de la phase clinique de CMD. Ces résultats pourraient contribuer au développement de nouvelles stratégies thérapeutiques pour prévenir et traiter les infections cardiaques à EV-B. / Enteroviruses group B (EV-B) and more specifically Coxsackievirus B are recognized as major causes of acute and chronic infectious myocarditis, which 10% may progress towards dilated cardiomyopathy (DCM). Viral molecular mechanisms involved in the progression from acute myocarditis to the clinical stage of DCM remain unknown.Deep sequencing analysis showed in 8 (33%) of 24 unexplained DCM patients the existence of major CVB3 populations with deletions of 19 to 50 nucleotides associated with a minority of complete viral forms. The proportion of deleted viral populations was negatively correlated with RNA+/RNA- ratio and the viral load levels. Immuno-histological and in situ hybridization assays of DCM cardiac tissues demonstrated that the cleavage of dystrophin was found only in cardiomyocytes infected with EV-B. To study the replication activities of persistent EV-B populations, a replicon (CVB3-emGFP) was generated from a cardiotropic strain (CV-B3/28). Transfection of synthesized complete and truncated (d50) viral RNAs in primary human cardiomyocytes cultures revealed mechanisms of recombination and / or trans-complementation between these two viral forms inducing low replication activities.In conclusions, our original results demonstrated the existence of new molecular mechanisms of cooperation between EV-B deleted and complete viral populations that could explain the development of a viral persistence mechanism observed during the clinical phase of DCM. These findings may contribute to the development of new therapeutic strategies to prevent and treat persistent heart EV-B infections.

Parce qu’ils sont la première cause virale d’infections des voies respiratoires supérieures et inférieures, les rhinovirus humains (RVH) constituent un problème majeur de santé publique. À ce jour, aucun vaccin ni antiviral n’est disponible pour lutter contre ces agents pathogènes. Un crible en doublehybride chez la levure nous a permis d’identifier un nouveau partenaire peptidique de la protéase virale à cystéine 2A (2Apro), l’hexapeptide LVLQTM. Ce dernier agit comme un véritable pseudosubstrat de la 2Apro et inhibe son activité. Ce peptide a été modifié chimiquement à son extrémité C-terminale avec un groupement réactif électrophile fluorométhylcétone pour former une liaison covalente avec le groupement thiol nucléophile du site actif de l'enzyme viral. Des expériences réalisées ex vivo et in vivo ont montré que le peptide LVLQTM modifié était un puissant inhibiteur de la réplication du RVH dans les cellules A549 et chez la souris. La structure 3D déjà connue de la 2Apro du RVH-2 a ensuite permis de modéliser la fixation de LVLQTM dans la poche de liaison du substrat de la protéase et la comparaison des séquences des 2Apro des espèces RVH-A, -B et -C a révélé que les résidus impliqués dans l'interaction avec le peptide LVLQTM sont relativement bien conservés. Si le peptide inhibiteur semblait donc agir contre tous les sérotypes de RVH, son utilisation à des fins thérapeutiques pouvait être étendue à d'autres entérovirus puisqu’il inhibait également la 2Apro de l’entérovirus 71 (EV-71) et par conséquent la réplication virale. De plus, la comparaison de la séquence des protéases 2A de l’EV-71 avec celle du RVH-A2 n’a révélé aucune différence majeure. Par conséquent, cette étude ouvre de nouvelles perspectives dans la mise au point d’un antiviral à large spectre d’action contre tous les entérovirus / Human rhinoviruses (HRV) remain a significant public health problem as they are the major cause of both upper and lower respiratory tract infections. To date no vaccine or antiviral are available against these pathogens. Using a high-throughput yeast two-hybrid screening, we identified a six amino acid “hit” peptide, LVLQTM, which acted as a pseudo-substrate of the viral 2A cysteine protease (2Apro) and inhibited its activity. This peptide was chemically modified at its C-terminus with a reactive electrophilic fluoromethylketone group to form a covalent linkage with the nucleophilic active site thiol of the enzyme. Ex vivo and in vivo experiments showed that thus converted, LVLQTM was a strong inhibitor of HRV replication in both A549 cells and mice. Based on HRV-2 2Apro crystallographic data, a virtual docking model was then set up to predict the inhibitor binding mode into the ligand binding pocket of the enzyme. Sequence comparison between different 2Apro from HRV-A, -B and –C species revealed that the aminoacid residues involved in the interaction with the inhibitor are relatively well conserved. If our peptide inhibitor seemed to be of general use against all HRV serotypes, its use for therapeutic purposes could be extended to other enterovirus-associated diseases since it was also active against Human Enterovirus 71 (EV-71) 2A proteases and EV-71 replication. Moreover, comparison of the sequence of these proteases with the one of HRV-A2 revealed only minor differences in the residues involved in the interaction with LVLQTM. Therefore, this study opens new doors in the development of an antiviral against a wide range of enteroviruses

Les entérovirus (EV) sont des Picornavirus (virus nus à génome ARN positif), caractérisés par une grande diversité génétique et antigénique (116 types classés en 4 espèces taxonomiques EV-A à D) et une évolution rapide. Les infections humaines sont très fréquentes, hautement contagieuses à partir des selles et épidémiques. La plupart des infections sont asymptomatiques ou bénignes ; elles peuvent être graves voire mortelles, en particulier chez les jeunes enfants. La poliomyélite, modèle d’infection à EV, est en voie d’éradication grâce aux programmes de vaccination et de surveillance sous l’égide de l’OMS. La détection de poliovirus sauvages dans des pays déclarés exempts de polio depuis plusieurs années et l’émergence récente de plusieurs EV non poliomyélitiques (EV-A71, EV-D68) associés à des manifestations cliniques sévères dans plusieurs régions du monde montrent l’importance de surveiller la circulation des EV dans la population humaine. Le but de la thèse était de rechercher et caractériser les EV dans les eaux usées de l’agglomération de Clermont-Ferrand et de comparer les données à celles de la surveillance clinique pour avoir une image plus complète de la circulation virale dans la population générale. Une méthode de concentration virale à partir des eaux usées prélevées en entrée (eaux usées brutes) et sortie (eaux usées traitées) de station d’épuration a été mise au point, permettant la détection moléculaire des EV et de 6 autres virus entériques humains. La présence de génomes viraux a été détectée dans tous les échantillons d’octobre 2014 à octobre 2015, avec une médiane de 6 virus différents en entrée de station et de 4 virus en sortie. L’analyse phylogénétique des séquences d’EV et des virus des hépatites A et E présents dans les eaux usées et les prélèvements cliniques des patients hospitalisés au CHU de Clermont-Ferrand pendant la même période, a validé l’approche mise en place pour surveiller la circulation communautaire d’un virus entérique. La diversité des EV présents dans les eaux usées brutes a été analysée par séquençage d’amplicons avec une technique haut débit Illumina (metabarcoding). Les résultats montrent la présence d’une grande diversité d’EV et la circulation silencieuse de 25 types (notamment 9 EV-C, dont des séquences de poliovirus 1 vaccinal) dans la population générale. L’analyse phylogénétique des variants intra-typiques a mis en évidence plusieurs profils épidémiques parmi les principaux types ayant circulé pendant la période d’étude. Les données obtenues montrent la faisabilité et la sensibilité de la stratégie développée pour détecter et caractériser les EV présents dans les eaux usées. Ils permettent de discuter la place de la surveillance environnementale dans la surveillance des infections à EV non polio (études épidémiologiques, prévention des épidémies, alertes sanitaires). Surveiller conjointement les virus entériques dans l’environnement et chez les patients permet une meilleure compréhension de leur prévalence. Cette approche globale de la circulation virale et de l’écologie de la santé représente un engagement important de la part des laboratoires et nécessitera une intégration dans des réseaux structurés de collaboration nationales et internationales dépassant la seule surveillance des EV. / Enterovirus (EV) are Picornaviruses (non-enveloped, positive-sense RNA viruses), characterized by a large genetic and antigenic diversity (116 types classified within 4 taxonomic species EV-A to D) and rapid evolution. Human infections are frequent, highly contagious from stools and occur as outbreaks. The infections are mainly asymptomatic or benign but severe or fatal cases can be reported in young children. Poliomyelitis is the model EV infection. Combined with clinical and virological surveillance, mass vaccination is closer than ever to achieve the WHO program of the Global Polio Eradication Initiative. However, the detection of wild type polioviruses in polio-free countries and the recent worldwide emergence of non-polio enteroviruses (EV-A71, EV-D68) associated with severe clinical manifestations underscore the importance of surveilling EV circulation in the general population. The aim of the PhD thesis was the detection and identification of EV strains in wastewater treated in the sewage treatment plant at Clermont-Ferrand (France). The viral data were compared with those reported through clinical surveillance to obtain a comprehensive picture of the viral circulation in the local population. A method was developed to concentrate viruses from raw and treated wastewater and molecular assays were used to detect EVs and 6 other human enteric viruses. The viral genomes were detected in all samples from October 2014 to October 2015, with a median of 6 and 4 different viruses in raw and treated wastewater respectively. Phylogenetic analysis of viral sequences (EV, hepatitis A and E viruses) determined in wastewater and reported in patients during the sampling period, showed the efficiency of the method for surveilling enteric viruses in the community. The EV diversity in raw wastewater was analyzed by sequencing of amplicons with the Illumina high throughput technology (metabarcoding). The analysis revealed a large viral diversity and the silent circulation of 25 types not detected from hospital data (in particular 9 EV-C, of which sequences of vaccine poliovirus 1). The phylogenetic analyses of intra-typic variants showed different epidemic patterns in the predominant EV types circulating over the study period. The data demonstrate the feasibility and sensitivity of the strategy developed for the detection and characterization of EV in wastewater and provide a future prospect for the implementation of environmental surveillance of non-polio EV infections in epidemiological studies, epidemic prevention, and for health alert. Combining the surveillance of enteric viruses in the environment and in the clinical setting allows a better understanding of their prevalence. This global approach of virus circulation and ecological health represents an important investment for laboratories, which will require integration in national and international collaboration networks beyond the scope of enterovirus surveillance.

Le genre Enterovirus comporte de nombreux virus à ARN non enveloppés regroupés en espèces EV-A-J et Rhinovirus A-C. Les coxsackievirus B (CV-B) appartiennent à l’espèce EV-B. Le rôle des CV-B et notamment de CV-B4 dans la pathogenèse du diabète de type 1 (DT1) est fortement suspecté. Coxsackievirus-B4 E2 (CV-B4 E2) isolé à partir du pancréas d’un patient souffrant de DT1 est capable d’induire une hyperglycémie chez des souris. Les mécanismes de la pathogenèse entérovirale du diabète ne sont pas encore bien connus. Il a été montré que les monocytes humains sont infectés par CV-B4 in vitro grâce à des anticorps anti-VP4 formant des complexes avec le virus, et que les macrophages humains également sont infectés par CV-B4 in vitro. Les études réalisées in vitro sont riches d’informations mais des modèles d’infection in vivo sont nécessaires pour explorer d’avantage les mécanismes des infections à entérovirus. Malgré l’impact des entérovirus en pathologie les moyens de lutte contre ces virus sont limités.Nos principaux objectifs étaient i) d’étudier l’infection à CV-B4 E2 chez la souris et de déterminer si les monocytes/macrophages sont des cibles du virus in vivo ii) de mettre en œuvre un modèle de diabète induit par CV-B4 E2 chez la souris iii) d’étudier l’activité anti-CV-B4 de diverses molécules in vitro iiii) de mettre en évidence la survenue d’infections entérovirales naturelles chez des animaux.L'ARN viral est présent in vivo dans les monocytes (CD14+) et macrophages (F4/80+) de la rate et dans les cellules de la moelle osseuse de souris ICR-CD1 inoculées avec CV-B4 E2. In vitro, CV-B4 E2 infecte les cellules CD14+ et les cellules F4/80+ de la rate. Les macrophages dérivés de la moelle osseuse cultivés en présence de M-CSF sont infectés par CV-B4 in vitro. Le sérum de souris infectée par CV-B4 E2 facilite l’infection in vitro des cellules spléniques par CV-B4 E2, mais pas celle des macrophages dérivés de la moelle osseuse. Chez des souris ICR-CD1 préalablement traitées par des doses sub-diabétogènes de streptozotocine β (STZ), l’inoculation de CV-B4 E2 provoque une hyperglycémie associée à une hypo-insulinémie. La charge virale du pancréas évaluée par RT-PCR quantitative n’est pas différente chez les animaux diabétiques (STZ/CV-B4 E2) par rapport aux animaux inoculés avec le virus mais non diabétiques. L'analyse histologique du pancréas d’animaux diabétiques (STZ/CV-B4 E2) met en évidence des foyers d’inflammation au niveau des ilots de Langerhans. Des dérivés de pirodavir, molécules qui se fixent à la capside des entérovirus inhibent l’infection à echovirus 7 et 11 mais pas à CV-B4 E2 in vitro. Par contre la fluoxétine a fait preuve d’un effet anti-CV-B4 E2 dans un modèle de culture de fragments de pancréas et de cellules béta pancréatiques murins. La détection d’anticorps sériques anti-VP4 par ELISA, à l’aide d’un peptide de 50 acides-aminés de la protéine VP4 d’EV-G1 (un entérovirus porcin), a été appliquée à la mise en évidence de l’infection de jeunes porcs par des entérovirus. Une homologie de 88% de la séquence du peptide VP4 d’EV-G1 avec celle des protéines VP4 d’ autres EV-G suggère que des anticorps dirigés contre ces virus distincts d’EV-G1 puissent être détectés.En conclusion, CV-B4 E2 peut infecter les monocytes et les macrophages in vitro et in vivo dans un système murin, et le virus peut provoquer un diabète chez des souris préalablement exposées à de faibles doses de STZ. La fluoxétine inhibe l’infection à CV-B4 E2 de cellules pancréatiques in vitro. La détection d’anticorps anti-VP4 d’EV-G1 a permis de mettre en évidence des infections naturelles à entérovirus chez des jeunes porcs. Ce modèle porcin pourrait être mis à profit pour étudier la physiopathologie des infections à entérovirus et tester des moyens de lutte contre ces virus. / Enterovirus genus encompasses a number of non-enveloped RNA viruses grouped into 12 species, EV-A-J and Rhinovirus A-C. Group B coxsackieviruses (CV-B) belong to the EV-B species. CV-B and particularly CV-B4 is thought to be involved in the development of chronic diseases like type 1 diabetes (T1D). A strain of CV-B4 (CV-B4 E2) was isolated from the pancreas of a patient with T1D, and was able to induce a hyperglycemia in mouse. The mechanisms of the enteroviral pathogenesis of T1D are not well known yet. It has been observed that the infection of human monocytes with CV-B4 E2 in vitro can be enhanced by anti-VP4 antibodies bound to the virus, and human macrophages are also infected by CV-B4 in vitro. The in vitro studies are rich with information but in vivo infection models are needed to better understand the mechanisms of enterovirus infections. Despite the effect of enterovirus on health, the means in the fight against these viruses are limited.Our main objectives were i) to investigate CV-B4 E2-infection in mice and to determine whether monocytes / macrophages are targets of the virus in vivo ii) to implement a CV-B4 E2-induced diabetes model in mice iii) to study the anti-CV-B4 activity of various molecules in vitro iiii) To highlight the natural occurrence of enterovirus infections in animals.Viral RNA was found in vivo in monocytes (CD14+) and macrophages (F4/80+) of the spleen and in bone marrow cells of ICR-CD1 mice inoculated with CV-B4 E2. In vitro, CV-B4 E2 infected the CD14+ and the F4/80+ cells of the spleen. Bone marrow-derived macrophages (BMDM) were infected by CV-B4 in vitro. The serum of CV-B4 E2- infected mice enhanced in vitro the infection of spleen cells by CV-B4 E2 but not the infection of BMDM. ICR-CD1 mice, treated with a sub-diabetogenic dose of Streptozotocin β (STZ), and afterwards inoculated with CV-B4 E2 developped hyperglycaemia and hypoinsulinemia. The viral load of pancreas assessed by quantitative RT-PCR was not different in diabetic animals (STZ/CV-B4 E2) compared to non-diabetic animals inoculated with CV-B4 E2. Histological analysis of diabetic animals highlighted an inflammation of pancreas isletsPirodavir-derived molecules, which bind to the enteroviruses capsid, inhibited the infection with echovirus 7 and 11 but not the infection with CV-B4 E2 in vitro. On the other hand, it was displayed that an anti-CV-B4 E2 effect of fluoxetine in cultures of mouse pancreas fragments and mouse beta cells. The detection of anti-VP4 antibodies in serum by ELISA using a 50 amino acids peptide of VP4 from EV-G1 (a porcine enterovirus) was applied to piglets to highlight enterovirus infections. A strong sequence homology (88%) between the VP4 of EV-G1 and of other EV-G suggests that antibodies directed against viruses other than EV-G1 can be detected.In conclusion, CV-B4 E2 can infect monocytes and macrophages in vitro and in vivo in a murine system, and the virus can cause diabetes in mice previously exposed to low doses of STZ. Fluoxetine inhibits the infection of pancreatic cells with CV-B4 E2 in vitro. The detection of anti-EV-G1-VP4 antibodies highlighted natural enterovirus infections in young pigs. This porcine model could be used to study the pathophysiology of enterovirus infections and to evaluate approaches aimed to fight these viruses.

Les entérovirus (EV) humains, membres de la famille des Picornaviridae, comprennent plus de 100 génotypes appartenant à 4 espèces : Enterovirus A, B, C et D. Ces virus sont à l’origine de pathologies très variées et occupent une place importante en santé publique. La méthode conventionnelle de typage des EV consiste en une réaction de séroneutralisation avec des antisérums spécifiques à partir de souches isolées en culture cellulaire ; cette technique est longue, coûteuse et limitée par sa capacité à identifier correctement les variants antigéniques et les nouveaux génotypes. De plus, elle est limitée aux génotypes cultivables. De nouvelles méthodologies de typage moléculaire par séquençage partiel du génome ont été récemment développées ; elles consistent à analyser une partie variable de la région codant une des protéines de capside (VP1 ou alternativement VP2 ou VP4). Cependant ces techniques sont le plus souvent réalisées à partir de souches isolées en culture cellulaire. Le but de ce travail a été de développer une technique de typage des EV directement sur des prélèvements cliniques en se basant sur le séquençage partiel de la région VP2 dont le laboratoire avait montré précédemment l’intérêt (Nasri et al., 2007). Pour le dessin des amorces, nous avons utilisé la stratégie CODEHOP (COnsensus DEgenerate Hybrid Oligonucleotide Primer) de manière à améliorer à la fois la spécificité et la sensibilité de la méthode d’amplification. Nous présentons ici un premier article décrivant la nouvelle technique de typage VP2 et rapportons son application au typage d’échantillons cliniques trouvés positifs par une PCR ciblant la région 5’ non codante du génome des EV sur une période de trois ans. Le deuxième article présente pour la première fois l’application d’une technique de typage direct à des échantillons environnementaux d’eaux usées. Le troisième article montre l’intérêt de coupler deux techniques de typage ciblant des régions différentes (VP1 et VP2) pour l’identification de souches d’EV isolées par culture cellulaire en Centre-Afrique. Malgré des problèmes de sensibilité, cette nouvelle technique de typage directement à partir d’échantillons peut rendre de grands services tant en clinique humaine que pour la surveillance environnementale / Human enteroviruses (EV), members of the Picornaviridae family, comprise more than 100 genotypes belonging to four species: Enterovirus A, B, C and D. These viruses are responsible for a wide range of pathologies and play an important role in Public Health. The classic method for typing EVs consists in a seroneutralisation assay with specific antisera using strains isolated by cell culture; this technique is cumbersome, expensive and unable to type currently antigenic variants and new serotypes. In addition, it is limitated to culturable serotypes. New methods of molecular typing by partial sequencing of the genome have been recently developed; they consist in analysing a variable part of the region coding for capsid protein (VP1 or alternatively VP2 or VP4). However, these techniques are usually performed on strains isolated by cell culture. The aim of this work was to develop a typing method able to work from clinical specimens by partial sequencing of the VP2 region, which had been shown to exhibit a good typing performance (Nasri et al., 2007). For the design of primers, we used the CODEHOP (COnsensus DEgenerate Hybrid Oligonucleotide Primer) strategy on order to improve the sensitivity and the specificity of the amplification assay. We present herein a first article that describes in details the new VP2 typing method and requests its use for typing clinical specimens found positive by a PCR assay targeting the 5’ non coding region of EVs over a period of three years. The second paper describes for the first time the direct use of a typing method on environtmental wastewater samples. The third article shows the interest of coupling 2 typing techniques targeting different regions (VP1 and VP2) of the EV genome for the identification of strains isolated by cell culture in Republic of Central Africa. Despite a loss of sensitivity, the new VP2 typing method used directly on specimens was found to be of great help both for human diagnosis and environmental surveillance

Les entérovirus humains (EV) représentent la première cause des méningites aseptiques chez l'enfant. Le diagnostic de certitude repose sur la détection génomique de l'entérovirus par RT-PCR dans des échantillons de liquide céphalorachidien (LCR) est recommandée pour le diagnostic. La fièvre sans point d'appel et les maladies de type "sepsis" sont également des affections fréquentes chez les nourrissons (0 à 2 ans), qui peuvent être la conséquence d'une infection virale, en particulier à EV. Actuellement, le diagnostic des EV dans le sang est rarement établi dans la pratique courante.Les données concernant 1) l’existence d’une réplication de l’EV dans les leucocytes sanguins, 2) le niveau de charge virale de l’EV dans le sang et les échantillons de LCR et sa corrélation éventuelle avec l’intensité du processus inflammatoire réactionnel sont fragmentaires. Dans la première partie de cette thèse, l'objectif était d'évaluer la détection des EV par PCR dans des échantillons de sang de nouveau-nés, de nourrissons et d'enfants hospitalisés pour une fièvre isolée, un sepsis ou un syndrome méningé. Nous avons mené une étude observationnelle prospective multicentrique nationale (étude BLEDI) dans 35 départements de pédiatrie au cours de la période estivo-automnale (augmentation des circulations d'EV) en 2015-2016. Nos résultats ont montré que le taux de détection des EV dans le sang était significativement plus élevé que dans le LCR chez les nouveaux-nés et les nourrissons hospitalisés pour une fièvre isolée, un sepsis ou un syndrome méningé.Ces données ouvrent des perspectives pour un nouvel algorithme de diagnostic des fièvres inexpliquées chez les enfants âgés de moins de 2 ans. Dans le second volet de cette thèse, nous avons étudié de manière prospective la charge virale d'EV dans le sang et dans des échantillons de LCR de patients infectés. Nos résultats ont montré que la charge virale d'EV dans le sang variait selon le groupe d'âge, la présentation clinique et le type d'EV. Trois profils de cinétique d'infection comparant la charge virale dans le sang et le LCR ont été envisagés et sont en cours d'étude. Enfin, le dernier axe était de déterminer s'il existait une réplication de l’EV dans les leucocytes sanguins. Nous avons montré à partir d'échantillons de sang infectés in vitro par EV que la réplication de ces virus variait selon les génotypes d'EV. / Human enteroviruses (EV) are the most frequent cause of paediatric aseptic meningitis. Detection of enterovirus by PCR in cerebrospinal fluid (CSF) specimens is recommended for diagnosis. Fever without source and sepsis-like diseases are frequent affections in infants (0 to 2 years) which can be the consequence of a viral infection in particular to EV. At present, the daily routin diagnosis of EV in the blood is rarely performed. The concerning data 1) existence of EV replication in the blood leukocytes, 2) the EV viral load level in blood and CSF specimens and its possible relation with the intensity of the associated inflammatory process are fragmented. In the first part of this PhD thesis, the aim was to assess detection of enterovirus by PCR in blood specimens of newbrons, infants, and children with fever without source, sepsis-like disease or suspected meningitis. We did a prospective, multicentre, observational study (BLEDI study) at 35 paediatric departements during the seasonal period of increased EV circulation in 2015-2016. Our results showed that detection of EV was significantly higher in the blood than in the CSF from newborns and infants admitted with fever without source or sepsis-like disease. These data open up the perspectives for a new diagnostic algorithm of febrile illness in patients aged 2 years or younger. We also explored prospectively EV viral load in blood and in CSF specimens of infected patients. Our results showed that EV viral load in the blood varied by age group, clinical presentation and EV type. Three profiles of infection kinetics comparing EV viral load in the blood and the CSF have been considered and are under study. Finally, we explored the hypothesis of an EV replication in the blood leukocytes. We showed from blood samples infected in vitro by EV that the replication of these viruses varied by EV genotypes.

Les entérovirus humains (EV) constituent un groupe de virus à ARN d'une grande diversité génétique. Ils sont responsables d'infections cérébrales graves mais rares et de méningites bénignes mais fréquentes. Les évènements conduisant à l'entrée des EVs dans le système nerveux central (SNC), l'importance de la charge virale dans le liquide céphalo rachidien (LCR) et sa corrélation éventuelle avec l'intensité du processus inflammatoire réactionnel restent peu explorés. Comme de nombreux génotypes d'EV sont associés à des manifestations neurologiques semblables, des processus pathologiques communs sont envisageables. Le premier volet de cette thèse avait pour objectif d'étudier prospectivement la charge virale EV dans le LCR de patients présentant une méningite à l'aide d'une technique de RT-QPCR. Nos résultats montrent que les différences significatives de charge virale retrouvées dans le LCR en fonction de l'âge, des leucocytes et de la protéinorachie sont reliées au génotype de l'EV responsable de l'infection. Le second volet de cette thèse avait pour but d'explorer l'hypothèse qu'une infection de la barrière hémato-Encéphalique (BHE), peut représenter une voie d'accès commune à une majorité d'EVs vers le SNC. La réplication et la translocation des EVs ont été évaluées avec un modèle in vitro de BHE basé sur la lignée cellulaire hCMEC/D3. Nous avons validé ce modèle cellulaire en montrant une permissivité différentielle à un large éventail d'EVs et montré les spécificités du franchissement de cette barrière par l'EV-A71. Ces données soulèvent la question de l'origine de l'ARN EV dans le LCR au cours des premiers stades d'une méningite. / Human enteroviruses (EV) are RNA viruses characterized by a large genetic variability. They are associated with severe but rare neurological infections and frequent but self-Limiting meningitis. The processes of entry into the central nervous system (CNS), the level of EV viral load in the cerebrospinal fluid (CSF) and its possible relation to the intensity of the associated inflammatory process remain poorly understood. As several EV genotypes are related to common neurological disorders, common pathological processes may be involved. In the first part of this PhD thesis, we have prospectively investigated the EV viral load in the CSF of patients with meningitis using a RT-QPCR assay. Our results showed that significant differences between viral load levels and the age groups, the leukocytes count, the protein levels in the CSF, and with the EV genotype involved in the infection. We also explored the hypothesis that an infection of the blood brain barrier (BBB) could be a common pathway used by EVs released in the bloodstream to gain access into the CNS. The EV replication and translocation were analyzed with an in vitro model of BBB based on the hCMEC/D3 cell line. We validated this cell model by showing different permissivity patterns among a large array of EV genotypes. In addition, we showed the specificities in how the EV-A71 crosses the endothelial barrier. The overall data raise the unresolved issue of the origin of viral RNA in the CSF and the sources of infection during the early acute stage of EV meningitis.

Le genre Entérovirus (EV) (famille des picornaviridae) est composé de petits virus à ARN non enveloppées classés en 12 espèces dont 7 sont pathogènes pour l'homme : 4 espèces (A-D) d'enterovirus humains (HEV) et trois espèces (A-C) de rhinovirus humains (HRV). Dans le genre enterovirus, les HRV et HEV sont reconnus comme des pathogènes respiratoires fréquemment responsables d'infections des voies aériennes supérieures et inférieures chez l'enfant et l'adulte. Entre 2009 et 2012, de nouveaux génotypes d'HEV à tropisme respiratoire (HEV-68, 104, 109, et le CVA-21) ont été décrits dans des cas isolés ou épidémiques démontrant la capacité des espèces A à D à induire des infections respiratoires basses humaines.La première phase de ce travail de thèse a eu pour objectifs de préciser le rôle étiologique des infections à EVs; d'identifier les génotypes potentiellement responsables des pathologies respiratoires pédiatriques nécessitant une hospitalisation, mais aussi d'analyser et de comparer les caractéristiques cliniques et épidémiologiques entre les différents groupes de génotypes identifiés. Nous avons réalisé une étude rétrospective sur une cohorte de 309 enfants hospitalisés au CHU de Reims entre septembre 2009 et juin 2010 pour une infection respiratoire aiguë non documentée microbiologiquement par la réalisation des tests virologiques et bactériologiques conventionnels. Nos résultats montrent que le génome des EVs (HEV et HRV) est retrouvé dans 60,5% (187/309) des aspirations naso-pharyngées des enfants hospitalisés, distinguant 15 infections à HEV (dont 10 souches HEV-68) et 172 à HRV. Les cas de bronchiolite et d'exacerbation de l'asthme (133/187) positifs pour la détection des souches HEV (12/133) étaient plus âgés (P=0,003) et plus fréquemment associés avec une détresse respiratoire (P=0,01) et un besoin en oxygénothérapie au moment de leur hospitalisation (P=0,01) que les cas infectés par un HRV. De plus, nous avons mis en évidence pour la première fois en France la circulation épidémique de souches d'HEV-68 (10/15 des souches d'HEV détectées) isolées au cours de l'automne 2009 chez des enfants hospitalisés pour une infection respiratoire aiguë. Nos résultats fournissent de nouvelles informations sur ce génotype ré-émergent qui semble présenter un tropisme respiratoire spécifique des voies respiratoires inférieures.La seconde phase de ce travail de thèse s'est intéressée à étudier les mécanismes liés au développent des processus inflammatoires de la muqueuse au cours de l'infection des voies respiratoires basses par HEV. A l'aide d'un modèle in vitro de cellules respiratoires humaines (A549) infectées par HEV-B (CVB5, Mitchell), nous avons observé que l'infection réplicative des HEV dans les cellules A549 induisait une augmentation dose et temps-dépendante des ARNm, et des protéines IL-8, MCP-1 et RANTES.En conclusion, nos résultats obtenus à partir de prélèvements respiratoires dans le cadre de notre étude de cohorte suggèrent que les EVs représentent une cause étiologique fréquente d'infections respiratoires basses chez l'enfant avec une pathogénicité supérieure des HEVs (principalement dans notre étude HEV-68) par rapport aux souches HRVs. De plus, nos résultats obtenus à partir d'expérimentation in vitro démontrent que les HEVs du groupe B sont capables d'induire au cours de l'infection des cellules épithéliales alvéolaires humaines (A459) une sécrétion spécifique d'IL-8, MCP-1 et RANTES. La production de ces chimiokines correspond à une réponse innée de la cellule épithéliale humaine infectée par les HEVs: nous avons montré pour la première fois que ce mécanisme était en partie régulé par l'activation de la voie non canonique de NF-kB via la protéine NIK dans la cellule épithéliale respiratoire humaine. / The Enterovirus (EV) genus (picornaviridae family) consists of small non-enveloped positive RNA viruses classified in 12 species of which 7 are pathogenic for humans: four species (A-D) of human enterovirus (HEV) and three species (A-C) of human rhinovirus (HRV). Among the EV genus, HEV and HRV are recognized as leading causes of acute respiratory tract infections (ARTIs) in human. Between 2009 and 2012, new HEV respiratory genotypes (e. g. HEV-68, 104, 109, 117 and CVA-21) have been described in isolated cases or outbreaks supporting the ability HEV species A to D to induce lower respiratory tract infections. This supports the hypothesis of an underestimation of the prevalence and etiological role of EVs in pediatric acute respiratory tract infections (ARTIs) (more specifically bronchitis, bronchiolitis and asthma exacerbation).To assess the etiological role and the clinical characteristics of HRV and HEV infections in pediatric patients hospitalized for ARTIs, we conducted a retrospective study of 309 hospitalized pediatric patients in University Hospital Centre of Reims with microbiologically unexplained ARTIs from September 2009 to June 2010. Among the 309 ARTIs, 15 HEV and 172 HRV strains were identified. Among bronchiolitis and asthma exacerbation cases (n=133), HEV infected cases were older (P=0.003) and were more frequently associated with a respiratory distress (P=0.01) and a need for oxygen therapy at the time of admission (P=0.01) than cases infected by HRV strains. Interestingly, during this retrospective study, we provided evidence that during the fall 2009 in France, HEV-D68 strains were responsible for a low proportion of pediatric cases hospitalized for acute airway diseases including bronchiolitis and asthma exacerbation.To identify the mechanisms that can regulate the development of airway mucosa inflammation during HEV respiratory lower tract infections, we investigated the production of chemokines by HEV infected human alveolar epithelial cells (A549). Using in vitro model A549 cells infected by HEV-B (CVB5, Mitchell), we demonstrated that HEV-B strains isolated from upper respiratory tract of child with bronchiolitis could actively replicate in various human airway epithelial cells, and that this replicative infection induced specific dose and time-dependent increases in mRNA and protein secretion of IL-8, MCP-1 and RANTES, but not of all other CC and CXC human chemokines tested. The protein secretion of these chemokines appeared to be significantly increased at 48 and 72 hours post-infection in culture treated by low-doses of IFN-γ in comparison with mock-infected cells (P <0.001), and was correlated to the viral replication activity. In second time, we explore the pathogenic mechanisms that can regulate inflammatory responses to HEV in lower respiratory airways. We show that HEV infection induced a time-dependent increase of NIK protein accumulation that peaks at 16 hours post-infection (H P-I). NIK protein accumulation mediated the processing of p100 in p52, which association with Rel B was evidenced in nuclear compartment between 16 and 48 H P-I.In conclusion, our findings indicate that EVs are a common cause of lower respiratory tract infections in pediatric patients with a potential higher pathogenicity of HEV strains (mainly HEV-68) by comparison to HRV strains. Moreover, our in vitro results demonstrated that HEV are capable to induce the release of specific chemokines (IL -8, MCP-1 and RANTES) by alveolar epithelial cells during a replicative infection. Finally, we demonstrated for the first time that this innate airway epithelial cell response against HEV infection was partly regulated by the activation of the non-canonical NF-kB via NIK protein.