M. Tech. (Department of Biotechnology, Faculty of Applied and Computer Sciences), Vaal University of Technology. / Background: Currently, the South African National Blood Services are not testing for HTLV and HTLV screening is not mandated by the WHO or by regulatory standards in South Africa. Looking at the uniquely high prevalence of HIV and HIV / HBV co-infections in the South African population and taking into account the literature that suggests that most of these infected patients will be receiving blood, exposing these patients to an additional burden like HTLV can result in an increased disease progression of HIV to AIDS and a poor prognosis in these infected patients. Study design and methods: A blinded cross-sectional study was performed. 7015 specimens were collected from all blood transfusion laboratories across South Africa excluding the Western Cape Blood Transfusion Service laboratories. The specimens collected were tested using the ABBOTT Alinity S® Immunochemiluminescent autoanalyser. All test results were confirmed with the Roche Cobas® E801 and E411 auto analyser. Results: Over all prevalence for HIV was 39.39% (N=2763), HBV 7.57% (n=531) and HTLV 0.70% (N=49). Concurrent infection for HIV/HBV 4.92% (N=345), HIV/HTLV 0.36% (N=25), HBV/HTLV 0.09% (N=6) and HIV/HBV/HTLV 0.07% (N=5). Conclusion: This study confirmed an overall high prevalence of HIV and HBV infections among patients receiving blood products from the SANBS. Compared to the general population, the HIV prevalence in blood recipients was two-fold higher. Patients receiving a blood transfusion from the SANBS have high rates of HIV, HBV and HTLV which should be taken into consideration when determining donor screening strategies.

Dans le monde entier, les infections virales causent des problèmes de santé majeurs et récurrents, engendrant de sérieux problèmes socio-économiques. Notamment, les virus de la famille Flaviviridae qui représentent un fardeau considérable sur la santé mondiale et font partie des domaines prioritaires de la virologie médicale selon le rapport 2016 du ‘Global Virus Network’. Bien que le traitement actuel contre le virus de l’hépatite C (VHC) ait un taux de guérison dépassant 98%, d’autres comme le virus de la dengue (DENV) et le virus zika (ZIKV) n’ont pas encore de traitement spécifique autorisé. En prenant avantage de la grande expertise de notre laboratoire dans l’étude du VHC, nous avons utilisé des données d’une étude de biologie des systèmes visant à identifier l’interactome des différentes protéines virales. Les techniques utilisées ont combiné l’immunoprécipitation des protéines virales suivie de l’identification des protéines interacteurs humaines par spectrométrie de masse. Des études de génomique fonctionnelle par ARN interférent (ARNi) ont permis d’étudier l’effet de la diminution de l’expression des protéines identifiées sur la réplication du VHC. Cette étude a conduit à la découverte de l’interactant spécifique 17-bêta-hydroxystéroïde déshydrogénase de type 12 (HSD17B12 ou DHB12) de la protéine virale Core comme facteur cellulaire requis à la réplication du VHC. HSD17B12 est une enzyme cellulaire dont l’activité catalytique est requise pour l’élongation des acides gras à très longue chaîne (VLCFA) lors de la deuxième des quatre réactions du cycle d’élongation. Dans cette étude, nous avons déterminé que les cycles de réplication du VHC, ZIKV et DENV dépendent de l’expression et de l’activité métabolique du facteur cellulaire HSD17B12. Ainsi, nous avons étudié les effets de l’inhibition de l’expression génique par ARNi et de façon pharmacologique sur la réplication de plusieurs flavivirus dans une approche antivirale à large spectre. Nous avons démontré que le silençage de HSD17B12 diminue significativement la réplication virale, l’expression des protéines virales et la production de particules infectieuses de cellules Huh7.5 infectées par la souche JFH1 du VHC. L'analyse de la localisation cellulaire de HSD17B12 dans des ii cellules infectées suggère une colocalisation avec l'ARN double brin (ARNdb) aux sites de réplication virale, ainsi qu’avec la protéine Core (et les gouttelettes lipidiques) aux des sites d’assemblage du virus. Nous avons également observé que le silençage de HSD17B12 réduit considérablement le nombre et la taille des gouttelettes lipidiques. En accord avec ces données, la diminution de l’expression de HSD17B12 par ARNi réduit significativement l’acide oléique et les espèces lipidiques telles que triglycérides et phosphatidyl-éthanolamine dans l'extrait cellulaire total. Ces travaux suggèrent une contribution de la capacité métabolique de HSD17B12 lors de la réplication du VHC. De même, nous avons démontré que le silençage de HSD17B12 réduit significativement les particules infectieuses de cellules infectées par DENV et ZIKV. Ces études supportent le rôle de HSD17B12 dans l’efficacité des processus de la réplication de l'ARN viral et de l’assemblage de particules virales. De plus, l'inhibiteur spécifique de HSD17B12, INH-12, réduit la réplication du VHC à des concentrations pour lesquelles aucune cytotoxicité notable n'est observée. Le traitement avec 20 μM d'INH-12 réduit jusqu'à 1,000 fois les particules infectieuses produite par des cellules Huh-7.5 infectées par DENV et ZIKV lors de plusieurs cycles de réplication, et bloque complètement l'expression des protéines virales. En conclusion, ces travaux ont conduit à une meilleure compréhension du rôle de HSD17B12 lors de la synthèse de VLCFA et de lipides requise à la réplication du VHC, permettant d’explorer l’inhibition de HSD17B12 et de l’élongation d’acides gras à très longue chaîne comme nouvelle approche thérapeutique pour le traitement à large spectre des infections par les virus de la famille Flaviviridae. / Infections with viruses are major recurrent socio-economical and health problems worldwide. These include infections by viruses of the Flaviviridae family, which present a substantial global health burden and are among the priority areas of medical virology according to the Global Virus Network 2016 report. While the current treatment regimens for hepatitis C virus (HCV) infection have cure rates of more than 98%, other important members of Flaviviridae like dengue virus (DENV) and zika virus (ZIKV) have no specific licensed treatments. By taking advantage of the most-studied HCV, which our lab has developed a vast expertise in the last 20 years, we used proteomics data of an HCV interactome study, combining viral protein immunoprecipitation (IP) coupled to tandem mass spectrometry identification (IP-MS/MS) and functional genomics RNAi screening. The study uncovered the 17-beta-hydroxysteroid dehydrogenase type 12 (HSD17B12, also named DHB12), as a specific host interactor of core that promotes HCV replication. HSD17B12 catalytic activity is involved in the synthesis of very-long-chain fatty acids (VLCFA) upon the second step of the elongation cycle. In this study, taking HCV as a virus model, we elucidated the dependency of HCV, dengue virus (DENV) and zika virus (ZIKV) replication on expression and metabolic capacity of the host factor HSD17B12. We investigated the effects of the inhibition of gene expression by RNAi and of its pharmacological enzymatic inhibition on flavivirus replication in a broad-spectrum antiviral approach. We showed that silencing expression of HSD17B12 decreases viral replication, viral proteins and iv infectious particle production of the JFH1 strain of HCV in Huh7.5 cells. The cellular localization analysis of HSD17B12 showed a co-staining with double-stranded RNA (dsRNA) at viral replication sites and with core protein (and lipid droplets) at virus assembly sites. Furthermore, HSD17B12 gene silencing drastically reduced the number and size of lipid droplets. In association, the reduced expression of HSD17B12 by RNAi decreases oleic acid levels and lipids such as triglycerides (TG) and phosphatidylethanolamine (PE) in whole-cell extract. The data suggested the requirement of the metabolic capacity of HSD17B12 for HCV replication. Similarly, we provide evidence that HSD17B12 silencing significantly reduces DENV and ZIKV infectious particles. The studies support a role of HSD17B12 for effective viral RNA replication and particle assembly processes. Moreover, the specific HSD17B12 inhibitor, INH-12, reduces HCV replication at concentrations for which no appreciable cytotoxicity is observed. The treatment of DENV- and ZIKV-infected Huh- 7.5 cells with 20 μM of INH-12 dramatically reduces production of infectious particles by up to 3-log10 in infection assays, and completely block viral protein expression. In conclusion, these studies extends our understanding of the role of HSD17B12 in VLCFA synthesis required for the replication of HCV, allowing to explore the inhibition of HSD17B12 and elongation of VLCFA as a novel therapeutic approach for the treatment of a broad-spectrum of viruses of the Flaviviridae family.

La majorité des personnes utilisatrices de drogues par injection (PUDI) contracteront le virus de l’hépatite C (VHC), les mettant à risque accru de complications hépatiques graves et parfois mortelles. Les comportements les plus risqués pour l’acquisition du VHC incluent le partage de matériel d’injection et l’injection à haute fréquence. Un facteur jusqu’ici négligé dans l’évaluation du risque de VHC est l’aspect dynamique de l’injection, c.-à-d. la manière dont elle varie dans le temps, incluant l’effet des périodes sans injection et celui des changements dans la fréquence d’injection. On reconnaît également l’effet délétère que l’instabilité résidentielle peut avoir sur le risque de VHC, bien que les mécanismes sous-jacents soient mal compris. Cette thèse s’intéresse à l’effet des variations temporelles de l’injection sur le risque de VHC, et à la manière dont la fréquence d’injection évolue en concomitance avec les conditions résidentielles dans le temps, afin d’aider au développement de nouvelles stratégies de prévention du VHC. Les données ont été recueillies entre mars 2011 et juin 2016 dans la Hepatitis Cohort, une cohorte de PUDI suivies trimestriellement à Montréal, au Québec. Une première analyse a évalué l’effet des périodes sans injection de trois mois ou moins sur le risque de VHC sur 916 personnes-années de suivi, par régression de Cox (N=372). Celle-ci suggère que les PUDI présentant des périodes sans injection courtes (3/3 mois sans injection) et sporadiques (1/3 ou 2/3 mois sans injection) sont respectivement 76% et 44% moins à risque de VHC que celles s’injectant de manière persistante (0/3 mois sans injection). Une deuxième analyse a utilisé la modélisation de trajectoires fondée sur le groupement pour identifier cinq types distincts de trajectoires de fréquence d’injection suivies sur une année, lesquels ont ensuite été comparés en termes d’incidence du VHC sur des périodes de suivi allant de 71 à 355 personnes-années (N=386). Les résultats suggèrent que les PUDI dont la fréquence reste élevée (injection fréquente) ou change dans le temps (croissante, décroissante) sont à plus haut risque de VHC que celles s’injectant à basse fréquence (sporadique, peu fréquente). Une dernière analyse a identifié trois types de trajectoires de stabilité résidentielle suivies sur un an (persistance, déclin, amélioration; N=386), lesquels ont été évalués en association avec les trajectoires de fréquence d’injection suivies simultanément. Les résultats suggèrent qu’il existe un lien entre l’amélioration des conditions résidentielles et la diminution de la fréquence d’injection, mais aussi que la probabilité d’injection à fréquence croissante est plus élevée chez les PUDI maintenant des conditions résidentielles stables que celles chez qui elles s’améliorent. Collectivement, les résultats ont de nombreuses implications en termes de prévention du VHC. Cliniquement, l’instabilité de la fréquence d’injection semble être un facteur de risque à monitorer régulièrement. En termes de santé publique, les interventions favorisant l’engagement dans des périodes sans injection ou le maintien d’une basse fréquence d’injection pourraient être prometteuses. Enfin, les stratégies visant l’amélioration des conditions résidentielles pourraient éventuellement aider les PUDI à réduire leur fréquence d’injection, mais être insuffisantes pour maintenir celle-ci à basse fréquence une fois la stabilité atteinte. / The majority of people who inject drugs (PWID) will become infected with hepatitis C virus (HCV), placing them at risk of serious and sometimes fatal liver complications. Injecting behaviours with higher risk of HCV transmission include injecting equipment sharing and high frequency injecting. One factor that has been overlooked when assessing HCV acquisition risk is the dynamic aspect of drug injecting, i.e., how drug injecting varies over time, including the role of injecting cessation episodes and that of changes in injecting frequency. Moreover, there is growing recognition of the deleterious effect unstable housing can have on HCV acquisition risk, although the underlying mechanisms are not yet fully understood. This thesis examines how temporal variations in drug injecting relate to HCV acquisition risk and further explores how housing conditions and injecting frequency evolve together over time, for the purposes of contributing to the development of novel HCV prevention strategies. Data were collected between March 2011 and June 2016 in the Hepatitis Cohort, a prospective cohort study of PWID interviewed and tested for HCV infection at three-monthly intervals in Montréal, Québec. A first analysis examined the effect of injecting cessation episodes of three months or less on the risk of contracting HCV during 916 person-years of follow-up, using Cox regression (N=372). Results suggest that PWID with short injecting cessation episodes (3/3 months without injecting) or sporadic injecting cessation episodes (1/3 or 2/3 months without injecting) are 76% and 44% less at risk of contracting HCV than those with persistent injecting (0/3 months without injecting), respectively. A second analysis used group-based trajectory modeling to identify five distinct types of one-year injecting frequency trajectories and compared these in terms of HCV incidence over follow-up periods ranging from 71 to 355 person-years (N=386). Findings suggest that PWID injecting with consistently high frequencies (frequent) or time-varying frequencies (increasing, decreasing) are at greater HCV acquisition risk compared with those maintaining low injecting frequencies (sporadic, infrequent). Finally, a third analysis identified three types of one-year housing stability trajectories (sustained, declining, improving) and examined their associations with concomitant injecting frequency trajectories (N=386). Findings suggest an association between improving housing stability and decreasing injecting frequency, but also a higher probability of increasing injecting frequency among PWID who maintain housing stability compared to those that improve it. Collectively, these findings have numerous implications for HCV prevention. Clinically, instability in injecting frequency appears to be a risk factor that should be monitored regularly. From a public health perspective, interventions that promote engagement in injecting cessation episodes or maintenance of low injecting frequency may be promising. Finally, strategies aimed to improve housing stability may help PWID to decrease their injecting frequency but may not be sufficient to help them maintain low injecting frequencies once housing stability is achieved.

L’Organització Mundial de la Salut (OMS) estima que fins a un 3% de la població mundial ha estat infectada pel virus de l’hepatitis C i és la causa més important d’hepatitis crònica, cirrosi i de malaltia hepàtica terminal, que finalment acaba conduint a un transplantament de fetge. La relació entre la variabilitat en la seqüència del virus de l’hepatitis C i el desenvolupament de la malaltia hepàtica és de tipus multifactorial. La infecció crònica causa fibrosi hepàtica, fet que es veu accelerat per mecanismes desconeguts en el cas de pacients coinfectats amb VIH. La progressió de la malaltia produïda pel VHC en pacients coinfectats, està influenciada no només per factors demogràfics, epidemiològics o pels antecedents clínics dels pacients, si no també per diferències genètiques entre els diferents virus i els hostes.

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Approximately 2.8% of the world population is currently infected with hepatitis C virus (HCV). Neutralizing antibodies (nAbs) are often generated in chronic hepatitis C patients yet fail to control the infection. In the first two chapters of this study, we focused on two alternative routes of HCV transmission, which may contribute to HCV’s immune evasion and establishment of chronic infection. HCV was transmitted via a cell-cell contact-mediated (CCCM) route and in the form of exosomes. Formation of HCV infection foci resulted from CCCM HCV transfer and was cell density-dependent. Moreover, CCCM HCV transfer occurred rapidly, involved all four known HCV receptors and intact actin cytoskeleton, and led to productive HCV infection. Furthermore, live cell imaging revealed the temporal and spatial details of the transfer process. Lastly, HCV from HCV-infected hepatocytes and patient plasma occurred in both exosome-free and exosome-associated forms and the exosome-associated HCV remained infectious, even though HCV infection did not significantly alter exosome secretion. In the third chapter, we characterized HCV interaction with astrocytes, one of the putative HCV target cells in the brain. HCV infection causes the central nervous system (CNS) abnormalities in more than 50% of chronically infected subjects but the underlying mechanisms are largely unknown. We showed that primary human astrocytes (PHA) were very inefficiently infected by HCV, either in the free virus form or through cell-cell contact. PHA expressed all known HCV receptors but failed to support HCV entry. HCV IRES-mediated translation was functional in PHA and further enhanced by miR122 expression. Nevertheless, PHA did not support HCV replication regardless of miR122 expression. To our great surprise, HCV exposure induced robust IL-18 expression in PHA and exhibited direct neurotoxicity. In summary, we showed that CCCM HCV transfer and exosome-mediated HCV infection constituted important routes for HCV infection and dissemination and that astrocytes did not support productive HCV infection and replication, but HCV interactions with astrocytes and neurons alone might be sufficient to cause CNS dysfunction. These findings provide new insights into HCV infection of hepatocytes and astrocytes and shall aid in the development of new and effective strategies for preventing and treating HCV infection.