Le danio zébré est un modèle bien établi pour étudier la biologie du développement des vertébrés. Ses larves transparentes sont favorables à des approches de microscopie non invasive, qui permettent de réaliser des observations à l’échelle d’un individu entier à des niveaux de résolution cellulaire et subcellulaire. Ces atouts font du danio zébré un excellent modèle pour étudier les infections virales in vivo. Au cours de mon projet, j’ai etudié l’entrée et la colonisation du système nerveux central (SNC) par le virus Sindbis (SINV) dans le modèle danio zébré. Mon projet présentait plusieurs axes: 1) développer un modèle d’infection du virus Sindbis chez le danio zébré, 2) caractériser l’invasion du SNC par le virus par des techniques d’imagerie à haute résolution, 3) définir la voie d’entrée du virus dans le SNC, 4) évaluer la dynamique de la réponse immunitaire innée par l’étude de la réponse interféron. Le suivi de la propagation du virus a été rendu possible par l’utilisation d’un ARN viral recombinant exprimant la protéine fluorescente verte ‘GFP’. L’utilisation de cette construction m’a permis de caractériser la progression de SINV chez le danio zébré et d’identifier les organes/tissus cibles que sont le vitellus, le foie, le cœur et enfin, le cerveau. Les données rassemblées jusqu'à présent m’ont aussi permis d’identifier le mécanisme par lequel SINV se propage vers le cerveau: le virus se propage par un transport axonal du system nerveux périphérique vers le SNC. Dans le cadre de la réponse immunitaire au niveau cellulaire, j’ai pu observer le rôle joué par les leucocytes, en particulier les neutrophiles, comme cellules productrices d'interféron. / The zebrafish (Danio rerio) is an important model organism, particularly for studies of development and more recently host pathogen interactions. As opposed to other vertebrate model organisms, its optical clarity and ease of genetic manipulations allow to visualize highly dynamic cellular processes in vivo at the whole organism scale. These assets make the zebrafish a perfect model for the study of viral infections in vivo, such as those caused by neurotropic viruses. The aim of this project has been to gain insights in some of the interactions that determine encephalitis, by characterizing the neurotropic Sindbis virus (SINV). This Thesis project has consisted therefore in: 1) the development of a SINV infection model in zebrafish larvae, 2) the characterization of SINV neuroinvasion upon its inoculation in the bloodstream, thanks to the use of high resolution microscopy, 3) the study of SINV mechanism of entry in the CNS, 4) the characterization of the innate immune response, both at the whole organism and organ specific level. Thanks to the use of a SINV recombinant strain, engineered to express the green fluorescent protein “GFP” in infected cells upon viral replication, we have been able to follow the onset and the progression of the infection. We have suggested infection of peripheral neurons and subsequent axonal transport to the CNS as SINV entry mechanism. At the cellular level, we have identified neutrophils as the main IFN producing cells.

Les arbovirus sont un groupe de virus transmis par des vecteurs arthropodes contaminant chaque année plusieurs centaines de millions de personnes à travers le monde. De nombreux facteurs environnementaux, comme les xénobiotiques peuvent influencer la propagation des infections virales, la susceptibilité de l'hôte et la sévérité de l'infection. Parmi eux, le cadmium, métal toxique est connu pour moduler la résistance de l'hôte lors des infections par les arbovirus. Ces travaux de thèse se sont portés sur l'étude de l'alphavirus Sindbis et du flavivirus Zika infectant des cellules épithéliales humaines. Les résultats de cette thèse ont permis de démontrer que les cellules A549 étaient permissives à la souche épidémique de 2013 du virus Zika. Le virus se réplique efficacement et induit une apoptose de type mitochondriale dans les cellules A549. La réponse immunitaire innée des cellules a été caractérisée et le rôle des interférons de type I a été mis en avant. Ces résultats peuvent contribuer à une meilleure compréhension des mécanismes de pathogénicité de ce virus chez l'homme. Par la suite, les effets d'une exposition au cadmium lors des infections par les virus Sindbis et Zika ont été évalués. L'infection par le virus Zika n'a pas été modulée par l'exposition au cadmium in vitro. Mais de façon surprenante dans le cas de l'infection des cellules HEK 293, le cadmium a protégé les cellules des effets cytopathiques induits par le virus Sindbis. En présence de cadmium, l'apoptose induite par le virus a été inhibée et la réplication du virus Sindbis a été réduite. / Arboviruses are a group of viruses transmitted by arthropod vectors infecting hundreds of millions of people each year worldwide. Many environmental factors including xenobiotics can influence the spread, the susceptibility and the outcome of viral infections. Among them, cadmium, a toxic metal is known to affect the host resistance against arboviral infection. In this thesis, our work has been focused on studying the infection capability of the Sindbis alphavirus and the Zika flavivirus in human epithelial cells. The results demonstrated that A549 cells was permissive to the 2013 epidemic strain of Zika virus. The virus replicates efficiently leading to mitochondrial apoptosis. The innate immune response was characterized and the crucial role of type I interferon was highlighted. These results may contribute to a better understanding of Zika virus pathogenesis in humans. Thereafter, the effects of cadmium exposure on Sindbis virus and Zika virus infection was evaluated. Zika virus infection was not modulated by cadmium in vitro. Interestingly, cadmium protected the HEK 293 cells from the cytopathic effect induced by Sindbis virus. Cadmium exposure inhibited the apoptosis and reduced the viral replication.