Le cycle cellulaire des entérovirus est connu grâce aux nombreux travaux publiés portant sur les<br />poliovirus. Il reste néanmoins de nombreuses interrogations concernant les premières étapes de<br />l'infection correspondant à l'attachement et à l'entrée du virus dans la cellule. Elles constituent pourtant des cibles potentielles pour de futurs antiviraux. Nous nous sommes donc intéressés aux étapes précoces de l'infection par echovirus 6, un des nombreux sérotypes du genre Enterovirus. A partir d'une souche isolée chez un patient, deux populations virales se distinguant par leur capacité à hémagglutiner (HAE6 et NHAE6) ont été sélectionnées par passages successifs sur cellules PLC et HeLa. L'utilisation de composés chimiques et de formes mutées de protéines impliquées dans l'endocytose ont permis de caractériser leurs voies d'entrée. HAE6 semble pénétrer dans la cellule par un sous-type de radeaux lipidiques, les caveolae, alors que NHAE6 a recours aux puits tapissés de clathrine. La comparaison des séquences codant pour les 4 protéines de capside a ensuite révélé 4 substitutions d'acides aminés localisées dans des régions très exposées de la capside virale impliquées dans la liaison du virus à son récepteur cellulaire, suggérant l'utilisation de récepteurs différents. Ainsi, une affinité 4 fois supérieure pour DAF, une protéine présente dans les radeaux lipidiques, orienterait l'endocytose de HAE6 vers les caveolae. Parmi les autres candidats potentiels évalués, ni les acides sialiques, ni l'intégrine VLA-2, ni CAR, le récepteur des coxsackie et adénovirus, interviennent dans l'infection par echovirus 6 tandis que les sulfates d'héparanes joueraient simplement le rôle de récepteurs d'attachement. Finalement, seule la co-expression de DAF et de CAR a permis l'infection productive par HAE6 et NHAE6 de cellules CHO démontrant pour la première fois le rôle de CAR comme récepteur pour un echovirus. Ces données montrent qu'une souche virale isolée d'un patient est en fait constituée d'un mélange de quasi-espèces susceptibles d'entrer dans la cellule par différentes voies d'endocytose conférant au virus une capacité d'adaptation majeure aux multiples environnements rencontrés au cours de l'infection.

Les variants viraux impliqués dans la transmission du VHC ont rarement été étudiés en raison des difficultés rencontrées pour recruter des patients au stade de la primo-infection. Pour mener cette étude, nous avons analysé le goulot d’étranglement génétique subit par les quasi-espèces virales au cours de 3 accidents d’exposition au sang impliquant des représentants du personnel soignant contaminés par piqûre d’aiguille. En utilisant la technique d’amplification de génomes uniques nous avons obtenu les gènes codant les glycoprotéines d’enveloppe virales E1E2 des variants viraux présents dans ces quasi-espèces. Ces gènes ont été séquencés et soumis à une analyse phylogénétique. Nous avons ensuite pu étudier les propriétés phénotypiques des glycoprotéines d’enveloppe dérivées de variants qui apparaissent au stade très précoce de l’infection. Pendant cette période, le VHC pourrait être plus vulnérable à l’élimination par des vaccins préventifs ou par des immunothérapies. / Little is known about the transmitted variants responsible for the spread of HCV infection, principally because of the difficulties to recruit patients early enough in infection. To address this issue, we proposed to track the genetic bottleneck event in HCV quasispecies, leading to productive clinical infection in three health care workers accidentally contaminated through needlestick accidents. By using a single genome amplification (SGA) approach we identified genes coding the viral envelope glycoprotein E1E2 which composed these quasispecies. The E1E2 sequences were then directly sequenced and subjected to a phylogenetic analysis. By cloning these full-length E1E2 sequences, we investigated the phenotypic properties of the envelope glycoproteins potentially involved in selective HCV transmission and early stage of infection, a period during which the virus might be most vulnerable to elimination by preventive vaccines or immunotherapies.

Le virus de l'influenza aviaire hautement pathogène (IAHP) de sous-type H5N1 a causé de nombreuses pertes humaines, animales et économiques à travers le monde, notamment en Asie du Sud-Est. Son potentiel pandémique est une source d'inquiétude majeure en santé publique. Au Cambodge, l'infection est enzootique, et a causé la mort de 16 personnes depuis sa première détection en 2004 dans le pays, dont 8 pour la seule année 2011. Bien que l'hypothèse de la transmission directe hôte-hôte (animal-animal ou animal-homme) soit privilégiée, de récentes études semblent clairement incriminer certains éléments constitutifs de l'environnement dans le cycle de transmission du virus. Cependant, peu de données sont actuellement disponibles sur le sujet. Le travail de cette thèse a consisté en grande partie à apporter quelques réponses aux nombreuses questions soulevées. Des méthodes de détection du virus H5N1 dans l'environnement ont été mises au point, validées, et utilisées pour la détection de virus dans des prélèvements environnementaux collectés sur des sites d'épizooties au Cambodge. Le rôle de passereaux, capturés pour la réalisation de certains rituels bouddhistes en Asie, dans la dissémination du virus aux populations aviaires et humaines, a également été étudié. En parallèle, des données importantes du mode d'évolution du virus H5N1 au sein d'hôtes aviaires, jusqu'alors inexistantes, ont été apportées par l'étude des quasi-espèces du virus. L'ensemble des résultats rassemblés dans cette thèse souligne l'importance du rôle de l'environnement dans la dissémination et la transmission du virus IAHP H5N1. / The Highly Pathogenic Avian Influenza (HPAI) virus, subtype H5N1, has caused important human, animal and economical and losses in all countries affected, especially in Southeast Asia. Its pandemic potential is a major public health concern. In Cambodia, the infection is enzootic, and has caused 16 human fatalities since its first detection in the country in 2004, out of which 8 occurred in 2011. Although the hypothesis of direct host-to-host (animal-to-animal or animal-to-human) transmission is commonly accepted, recent studies clearly identified some environmental components as sources for avian and/or human contamination with H5N1 virus. Nonetheless, only few data are currently available on this topic. The work presented in this thesis aimed at better describing the role of the environment in the transmission cycle of the H5N1 virus. H5N1 virus detection methods in the environment were designed, validated and used for the detection of virus in environmental samples collected during epizootic outbreaks in Cambodia. The role of the Merit Release Birds, used during some common Buddhist rituals in Asia, in the dissemination of the virus to avian and human populations was also studied. In parallel, important and novel data regarding the evolution of the H5N1 virus within avian hosts were provided by quasi-species studies. The findings described in this thesis emphasize the relevance of the role of the environment in the dissemination and transmission of the HPAI H5N1 virus.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La grippe est une infection respiratoire responsable de complications respiratoires ou neurologiques nécessitant une prise en charge rapide et adaptée. L’émergence des technologies de séquençage à haut débit (NGS) permet l’étude des communautés microbiennes résidentes ainsi qu’une étude approfondie du génome des pathogènes impliqués. Cette thèse a pour objectif de caractériser le microbiome respiratoire et la diversité génomique virale des patients infectés par les virus grippaux, en corrélant les données clinicobiologiques recueillies. Après recueil des prélèvements respiratoires d’enfants hospitalisés entre 2010 et 2014, le séquençage de leur microbiome respiratoire a mis en évidence une augmentation de la diversité microbienne ainsi qu’une signature microbienne différentielle entre formes cliniques. Une répartition différentielle de taxons (OTU) permet la prédiction de complications chez les enfants infectés. L’étude d’échantillons respiratoires de patients adultes permettra de compléter la signature prédictive. Après validation des processus analytiques et bioinformatiques par reconstitution artificielles de quasi espèces et recueil de 125 prélèvements cliniques respiratoires, le séquençage du génome entier par NGS des virus grippaux permet de différencier les diversités initiales en fonction de la nature du virus infectant et de la complication. En comparaison du prélèvement initial précoce les échantillons prélevés successivement mettent en évidence une diversification différentielle entre les différents segments des virus grippaux infectant les patients, que ce soit chez les patients immunocompétents ou chez un patient immunodéprimé à l’excrétion prolongé / Influenza is a respiratory infection responsible for respiratory or neurological complications and require rapid and adapted management. The emergence of next-generation sequencing (NGS) allows the study of resident microbial communities as well as an in-depth study of the genome of the pathogens. This thesis aimed to characterize the respiratory microbiome and the viral genomic diversity of influenza virus infected patients, correlating these data to the collected clinical data. After sampling of respiratory specimens from hospitalized children between 2010 and 2014, the sequencing of their respiratory microbiome revealed an increase in microbial diversity and a differential microbial signature between clinical forms. A differential taxon distribution (OTU) allows the prediction of complications in infected children. The study of adult respiratory samples will complete the predictive signature.After validation of the analytical and bioinformatic processes by artificial reconstitution of quasi-species and collection of 125 respiratory clinical specimens, the sequencing of the whole genome by NGS of the influenza viruses allow to differentiate the initial diversities according to the nature of the infecting virus and the complication. Compared to early samples, specimen sampled successively show a differential diversification between the different segments of influenza viruses, whether in immunocompetent patients or in an immunocompromised patient with prolonged excretion

Le but de cette thèse fut d’étudier l’influence de l’environnement sur l’évolution des génomes de baculovirus. Nous avons d’abord caractérisé génétiquement la population naturelle d’AcMNPV par séquençage haut-débit et établi par des bioessais la sensibilité de 4 espèces hôtes au virus. Ensuite, une évolution expérimentale de 10 cycles fut mise en place sur les 4 espèces hôtes, à partir d’une population naturelle d’AcMNPV. Elle nous a permis de caractériser phénotypiquement et génotypiquement les lignées de 10ème génération. Cette expérience nous a montré des trade-off de virulence pour chaque lignée : pour augmenter leur virulence pour l’hôte sur lequel elles ont évolué, les lignées ont perdu en potentiel adaptatif généraliste. De plus, la diversité intra-populationnelle a diminué pour toutes les lignées en fonction de la sensibilité des hôtes. Enfin, en corrélant tous ces résultats nous avons mis en évidence des positions spécifiques du génome, impliquées dans l’adaptation à l’hôte. / The purpose of this thesis was to study the influence of the environment on the evolution of baculovirus genomes. We first genetically characterised the AcMNPV natural population by high-throughput sequencing and established the susceptibility of 4 hosts to the virus by bioassays. Then, the AcMNPV natural population was subjected to experimental evolution on the 4 host species for 10 cycles. The 10th generation of the evolved viral lines were then phenotypically and genotypically characterised. This experiment showed a virulence trade-off for each line: to increase their virulence to the host on which they evolved, the lines have lost generalist adaptive potential. Furthermore, intra-population diversity decreased for all the lines regardless of host susceptibility. Lastly, by correlating all these results we found specific genome positions involved in host adaptation.