Le virus Ebola, responsable d'une fièvre hémorragique virale létale et le virus de la variole, agent étiologique de la variole, sont des armes biologiques potentielles. Il n'existe pas de traitement ou de prophylaxie autorisés contre le virus Ebola, quelques candidats vaccins étant en cours de développement. Concernant la variole, des vaccins dits de première génération (virus de la vaccine) ont permis l'éradication de la maladie cependant ils sont à l'origine de complications post-vaccinales parfois sévères alors que des vaccins plus récents dits de troisième génération, non-réplicatifs, ont été développés pour leur innocuité mais restent faiblement immunogènes. Nous avons récemment développé plusieurs vecteurs viraux de type virus de la vaccine (VACV) par délétion d'un certain nombre de facteurs de virulence. Nous avons évalué leur innocuité, leur immunogénicité et leur efficacité en tant que candidats vaccins antivarioliques chez la souris puis utilisé l'un de ces vecteurs pour développer un candidat vaccin bivalent antivariolique et anti-virus Ebola. Ces virus de la vaccine délétés sont réplicatifs mais fortement atténués. Ils induisent une réponse en anticorps neutralisants spécifiques anti-vaccine similaire à celle induite par le vaccin antivariolique de première génération et induisent des réponses immunitaires cellulaires CD4+ et CD8+ spécifiques suffisantes pour protéger l'animal d'un challenge létal de cowpoxvirus en intranasal, simulant une infection par le virus de la variole. Le virus délété le plus immunogène et le plus sûr, nommé MVL, a été utilisé pour construire un vecteur viral codant pour la glycoprotéine du virus Ebola (EGP). Le gène entier d'EGP ou une forme chimérique d'EGP (fusion entre l'ectodomaine d'EGP et le domaine transmembranaire de la glycoprotéine B5 du VACV) ont été clonés dans le génome du vecteur viral. Ces deux vecteurs produisent des virus ayant incorporé EGP dans leur enveloppe. Ces deux candidats vaccins recombinants induisent de fortes réponses humorales spécifiques anti-EGP et anti-vaccine chez la souris immunocompétente. En conclusion, nous avons développé plusieurs candidats vaccins antivarioliques aussi immunogènes et efficaces que le vaccin historique et avec une atténuation similaire aux vaccins de troisième génération. L'un de ces candidats (MVL) a été utilisé comme vecteur viral pour exprimer la glycoprotéine hétérologue EGP, contre laquelle il induit une réponse immunitaire humorale forte / Ebola virus, causing a lethal haemorrhagic fever and variola virus, the agent of smallpox are potential biological weapons. There is no treatment and no prophylaxis authorised against Ebola, although some vaccine viral vectors were developed these last years. Concerning smallpox, several types of vaccines exist against smallpox (based on vaccinia virus), first generation that allowed the disease eradication but responsible of some post-vaccination complications and some non-replicative 3rd generation vaccines which are safe but not very immunogenic. We have recently developed several vaccinia virus (VACV) vectors by deletion of some virulence genes, and we have evaluated their safety, immunogenicity and efficacy as smallpox vaccine in mice and used one of them as a bivalent vaccine against Ebola and smallpox. These viral vectors are higly attenuated and replicative competent. They induce a neutralizing specific-VACV antibodies response similar to that of the historical vaccine and induce VACV-specific CD8+ and CD4+ immune responses efficient to protect immunocompetent mouse model intranasally infected by cowpox virus, simulating variola virus infection.The most safety and immunogenic vaccinia virus vector, named MVL, has been used to construct a vector encoding the Ebola glycoprotein (EGP) for immunization against Ebola. The native EGP gene or a chimeric EGP gene (a fusion between the EGP ectodomain and the transmembrane domain of the VACV B5 glycoprotein) have been cloned into the viral vector genome. These two recombinant vaccine candidates induce specific humoral immune responses against Ebola and vaccinia virus in immunocompetent mice. In conclusion, we have developed several vaccine candidates against smallpox as immunogenic and protective as the historical vaccine and as safe as 3rd generation vaccines. One of these candidates, MVL, has been used as a viral vector to express the heterologous glycoprotein EGP, against which it induce a strong humoral immune response.

La fièvre Q est une zoonose de répartition mondiale due à une bactérie intracellulaire stricte, Coxiella burnetii. Les ruminants domestiques contaminent l’environnement en excrétant la bactérie principalement dans les produits de parturition, le mucus vaginal et les fèces. L’Homme et l’animal s’infectent ensuite par inhalation de pseudo-spores circulantes dans l’environnement. Des enjeux de santé publique et vétérinaires ont ainsi motivés la mise en place de ce projet de thèse afin de mieux maîtriser les infections par C. burnetii dans les élevages. Les objectifs de ce travail étaient de produire des connaissances épidémiologiques descriptives sur : (a) la dynamique de circulation de C. burnetii en élevage ovin naturellement infecté ; (b) la diversité génotypique des souches de C. burnetii circulantes dans les élevages de ruminants domestiques en France ; (c) la diversité phénotypique de ces souches via l’utilisation de deux modèles de virulence, un in vivo et un in vitro ; et (d) l’implication du cheval dans l’épidémiologie de la fièvre Q, en étudiant son exposition à C. burnetii ainsi qu’une potentielle symptomatologie.Le suivi longitudinal réalisé en élevage ovin a permis de fournir des indicateurs pertinents à utiliser pour évaluer rapidement le risque de transmission de C. burnetii en contexte infectieux, en termes de lots d’animaux, d’outils diagnostics ou encore de périodes d’échantillonnage à privilégier. Par ailleurs, nous avons également identifié trois grands clusters génotypiques de souches circulantes dans les élevages de ruminants domestiques en contexte d’avortement fièvre Q en France. Deux clusters génotypiques regroupent majoritairement les petits ruminants, dont un principalement les ovins et l’autre les caprins. Le troisième cluster génotypique est composé quasi-exclusivement de bovins. Nous avons montré que le gène IS1111 impacte significativement la diversité génotypique MLVA observée. Nous avons également montré qu’en plus d’une spécificité d’espèce, les génotypes circulants en France sont stables d’un point de vue spatio-temporel. Pour l’étude phénotypique, nous avons mis au point deux modèles d’infection, l’un in vivo par inoculation dans le coussinet plantaire de souris mâle CD1 et l’autre in vitro par infection de deux lignées cellulaires macrophagiques : l’une bovine (SV40) et l’autre ovine (MoCl4). Ces modèles nous ont permis d’identifier 4 clusters phénotypiques, qui n’étaient pas systématiquement corrélés aux trois clusters génotypiques, identifiés in vivo à partir de l’analyse de la charge bactérienne dans la rate de souris, ni aux cinétiques de multiplication de C. burnetii observés in vitro. Enfin, les séroprévalences obtenues chez le cheval dans une zone considérée hyperendémique pour l’Homme (Camargue et Plaine de La Crau) suggèrent que les chevaux sont exposés à la fièvre Q dans cette région et pourrait éventuellement être utilisés comme des indicateurs pertinents du risque zoonotique. Néanmoins, nos résultats ne nous permettent pas de conclure sur les formes cliniques potentiellement associées à la fièvre Q chez le cheval. À l’avenir, les résultats obtenus dans ce travail de thèse permettront une meilleure compréhension de la dynamique de circulation et des conséquences de l’infection par C. burnetii en élevages de ruminants domestiques et de chevaux. Ces données permettront in fine d’améliorer la surveillance, le diagnostic ainsi que la mise en œuvre de mesures de gestion sanitaire de la fièvre Q en santé publique et vétérinaire. / Q fever is a worldwide zoonosis, due to a strict intracellular bacterium: Coxiella burnetii. Domestic ruminants mainly shed the bacteria in parturition products, vaginal mucus and feces. Humans and animals infect by inhalation of circulating pseudo-spores into the environment.Public and veterinary health issues therefore motivated the implementation of this PhD project in order to better control C. burnetii infections on farms. The objectives of this thesis were to provide descriptive epidemiological findings about: (a) circulation dynamics of C. burnetii in a naturally infected flock of sheep; (b) the genotypic diversity of circulating C. burnetii strains on domestic ruminant farms in France; (c) the phenotypic diversity of these strains as demonstrated by the use of two virulence models, one in vivo and one in vitro; and (d) the involvement of horses in the epidemiology of C. burnetii, by studying their exposure and a potential symptomatology.Longitudinal follow-up in a flock of sheep provided relevant tools to rapidly assess the risk of C. burnetii transmission when a flock was identified as infected, in terms of animal pens, diagnostic tools, or sampling periods to be preferred. We also identified three main genotypic groups of circulating strains in domestic ruminant farms in France where Q fever abortion were recorded. Two genotypic groups mainly included small ruminants, with one group mainly composed of sheep and the other mainly composed of goats. The third genotypic group was comprised almost exclusively of cattle. We have shown that the IS1111 gene significantly impacts the genotypic MLVA diversity observed. In addition to this species specificity, we have shown that the circulating genotypes in France were also spatiotemporally stable. We then developed two models of infection, one in vivo by inoculating CD1 male mice in the footpad of and one in vitro by infecting two macrophage cell lines: one bovine (SV40) and one ovine (MoCl4). These two models allowed us to show that the genotypic clusters were not systematically correlated with both the four phenotypic clusters identified in vivo from the analysis of the bacterial load in the mouse spleens and the analysis in vitro of the C. burnetii multiplication kinetics.Finally, the seroprevalence observed in horses within hyperendemic areas for Q fever in humans (Camargue and Plain of La Crau) suggests that horses are exposed to the bacteria in the area and that they may be a relevant indicator of the zoonotic risk. Nevertheless, our results were inconclusive on the clinical forms associated with Q fever in horses.In the future, the findings found in our work will allow a global understanding of the circulation dynamics of C. burnetii on domestic ruminant farms as well as in others animal species. Thus, all these data will ultimately improve surveillance, diagnosis and management of Q fever in public and veterinary health.

Les maladies fébriles y compris les maladies bactériennes sont mal connues en Côte d’Ivoire et en Guinée. Tout d’abord, nous avons recherché par biologie moléculaire des bactéries pathogènes transmises par les tiques en Côte d’Ivoire. Nous avons analysé différentes espèces de tiques prélevées chez des bovins et mis en évidence des bactéries pathogènes responsables de nombreuses maladies infectieuses comme Rickettsia, Borrelia, Anaplasma, Ehrlichia, Coxiella burnetii (fièvre Q) et aussi vingt nouvelles espèces potentielles.Ensuite, notre objectif était de détecter par biologie moléculaire des micro-organismes pathogènes chez l’homme. Concernant l’étude des plaies et des peaux saines en Guinée, la plupart des patients étaient infectés par Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus et plusieurs espèces d'Acinetobacter.Parmi les patients fébriles et les sujets apyrétiques recrutés en Guinée et en Côte d’Ivoire, Plasmodium falciparum reste le micro-organisme le plus fréquent surtout dans les échantillons de sang des patients fébriles bien que plusieurs bactéries aient été aussi identifiées. En Guinée, il s’agissait de Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes, Streptococcus pneumoniae, Salmonella enterica Non Typhi et Non Paratyphi et R. felis. Ces bactéries ont été également identifiées ainsi que Salmonella enterica Typhi, Salmonella enterica Paratyphi, Tropheryma whipplei et une nouvelle espèce potentielle de Wolbachia en Côte d’Ivoire. Nos travaux ont permis d’établir le répertoire des bactéries transmises par les tiques en Côte d’Ivoire, celles impliquées dans les bactériémies en Côte d’Ivoire et en Guinée (Conakry). / Febrile illnesses including bacterial diseases are poorly known in Côte d'Ivoire and Guinea.In the first part of our work, we researched by molecular biology bacteria transmitted by ticks in Côte d’Ivoire. We analyzed different species of ticks collected from cattle and highlighted pathogenic bacteria responsible for many infectious diseases such as Rickettsia, Borrelia, Anaplasma, Ehrlichia, Coxiella burnetii (Q fever) and twenty potential new species. In the second part, our goal was to detect using molecular biology several microorganisms in humans in Guinea (Conakry) and Côte d'Ivoire. As regards the study of wounds and healthy skin in Guinea, most patients were infected with Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, several species of Acinetobacter.Among the febrile patients and healthy controls afebrile recruited in Guinea and Côte d'Ivoire, Plasmodium falciparum is the most common detected microorganism especially in blood samples from febrile patients although several bacteria were also identified. In Guinea, it was Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes, Streptococcus pneumoniae, non-typhoidal Salmonella spp., and R. felis. These bacteria were also identified as well as Salmonella enterica Typhi, Salmonella enterica Paratyphi, Tropheryma whipplei and a potential new species of Wolbachia in Côte d’Ivoire.This work allowed establishing the repertory of bacteria transmitted by ticks in Côte d’Ivoire, as well as those involved in bacteremia in Côte d’Ivoire and Guinea (Conakry).

Notre objectif est d’évaluer la sérologie, la biologie moléculaire et la culture pour le diagnostic des infections liées aux bactéries intracellulaires.La sérologie occupe une place importante dans le dépistage, le suivi et le monitoring des patients présentant une infection cardiovasculaire à C. burnetii ou Bartonella. Cependant, nous avons montré quelques limites aux seuils précédemment établis pour le diagnostic d’endocardite. Ce travail suggère que les faibles titres d’anticorps n'excluent pas le diagnostic de l'infection cardiovasculaire chez les patients ayant des facteurs prédisposant et qu'une valeur de seuil sérologique ne peut fournir une VPP de 100%.La qPCR réalisée sur des prélèvements cardiovasculaires pour le diagnostic d’endocardite à C. burnetii et Bartonella est plus sensible que la culture et l’immunohistochimie. Toutefois, des qPCR négatives ont été obtenues chez des patients présentant une endocardite avec de fort titre d’anticorps, par conséquent une qPCR négative ne doit pas définitivement exclure le diagnostic. Nous avons montré que l’ADN est capable de persister dans les prélèvements, malgré un traitement antibiotique préalable. Nous avons alors développé un nouvel outil pour évaluer la viabilité bactérienne en quantifiant la transcription de l'ARNr 16S de C. burnetii.La culture des bactéries intracellulaires reste nécessaire pour permettre la caractérisation des bactéries et faciliter le développement d'outils diagnostiques. Au cours de cette thèse, nous avons mis au point une technique innovante de plage de lyse pour mettre en évidence un effet délétère des antibiotiques sur les cellules infectées par R. conorii. / The aim of our study is to evaluate serology, molecular biology and culture for the diagnosis of intracellular bacteria.Serology plays an important role in the detection of Q fever and Bartonella infections and for the follow up and monitoring of patients with cardiovascular infection. However, we have shown some limits to the use of serological thresholds previously established for the diagnosis of endocarditis. In 2 series of Q fever and Bartonella endocarditis, we diagnosed patients with a definite cardiovascular infection associated with low antibody levels (<800). This work suggests that low antibody titers do not exclude the diagnosis of cardiovascular infection in patients with predisposing factors and a value of serological threshold cannot provide a positive predictive value of 100%.qPCR performed on cardiovascular samples for the diagnosis of C. burnetii and Bartonella endocarditis is more sensitive than the amplification of the 16S rRNA gene, culture and immunohistochemistry. Nevertheless, negative qPCR were obtained for patients presenting endocarditis with high antibody titer, therefore a negative qPCR should not definitively exclude the diagnosis. On the other hand, we have shown that DNA can persist in clinical specimens, despite previous antibiotic treatment. We developed a new tool to assess bacterial viability by quantifying the transcription of the 16S rRNA of C. burnetii.Culture of intracellular bacteria is necessary to enable the characterization of bacteria and facilitate the development of diagnostic tools. We developed an innovative technique of plaque assay to highlight a deleterious effect of antibiotics on infected cells by R. conorii.

La découverte du rôle des insectes en tant que vecteurs de pathogènes, établi depuis plus d'un siècle, a été l'élément moteur de la discipline « entomologie médicale et vétérinaire ». Malgré le succès de nombreuses campagnes de prévention et de programmes de lutte, nous assistons depuis une trentaine d'années à l'émergence et à la recrudescence de maladies à transmission vectorielle. Le virus de la fièvre catarrhale ovine (FCO) (Reoviridae : Orbivirus) est un très bon exemple de virus émergent en Europe dont les mécanismes de transmission sont encore peu connus dans cette région. Ce virus est transmis par des moucherons hématophages du genre Culicoides (Diptera : Ceratopogonidae) aux ruminants sauvages et domestiques. En Europe, la FCO a été pendant longtemps considérée comme une maladie exotique. À partir de 1998, plusieurs incursions apparaissent dans l'ouest du bassin méditerranéen en lien avec la remontée vers le nord de populations de Culicoides imicola, le principal vecteur afrotropical. À partir d'août 2006, l'apparition et la transmission du sérotype 8 dans le nord de l'Europe, dans des zones où C. imicola est absent, révèle l'importance des espèces autochtones et la nécessité de comprendre leur rôle vecteur. Ce travail s'intéresse aux mécanismes de transmission du virus de la FCO en Europe non méditerranéenne, en i) présentant un état de l'art de la biologie et l'écologie des Culicoides adultes, ii) en évaluant les conditions possibles d'utilisation de pièges pour estimer le taux de piqûre et iii) en décrivant les comportements trophiques pour les espèces d'intérêt vétérinaire. / The discovery of insects as pathogens vectors was established for over a century and was the driving force behind the discipline “medical and veterinary entomology”. Despite the success of some prevention and control program campaigns, the emergence and spread of vector-borne diseases occurred dramatically during this last thirty years. Bluetongue virus (BTV) (Reoviridae: Orbivirus) is a good example of emerging virus in Europe, with a little understanding of the epidemiology of this disease. This virus is transmitted by blood-sucking midges of the genus Culicoides (Diptera: Ceratopogonidae) to wild and domestic ruminants. In Europe, BT was considered an exotic disease. In 1998, several incursions appeared in the western Mediterranean Basin in line with the northward progression of C. imicola populations, the main afrotropical vector. From August 2006, the emergence and transmission of serotype 8 in northern Europe, in areas where C. imicola is absent, revealed the importance of autochthonous species and the urgent need to understand their role as vector. This work gives new insights into the understanding of BTV transmission in northern Europe: i) presenting a state of the art review of the biology and ecology of Culicoides adults, ii) assessing different methods to study the biting rate and iii) highlighting trends in host-seeking behavior.

L'objectif de cette thèse est d'explorer l'inflammation et l'infection au niveau du transcriptome, à l'aide de la technologie des puces à ADN. Pour cela, nous avons dans un premier temps travaillé sur des données publiques. Nous avons construit une base de données de signatures transcriptionnelles annotées, et développé un logiciel modulaire d'analyse. Ce logiciel permet d'explorer aisément les données publiques en effectuant des recherches par nom de gène ou par mots-clés. Nous avons ensuite exploré la modulation temporelle de l'expression des gènes du parenchyme pulmonaire dans un modèle murin d'inflammation aiguë par injection d'acide oléique. Dans un second modèle murin d'infection par Coxiella burnetii, nous avons analysé le rôle du sexe dans la modulation de la réponse transcriptionnelle hépatique, et identifié des voies métaboliques impliquées dans le contrôle de l'infection. Dans un troisième modèle in-vitro d'infection par différentes souches du virus de la grippe, nous avons identifié une signature transcriptionnelle commune de réponse à l'infection. Par une approche bio-informatique originale, cette signature a conduit à l'identification de nouveaux anti-viraux à large spectre, dont l'efficacité a été démontrée in-vitro sur les souches utilisées pour l'analyse, et sur la souche H1N1, responsable de la dernière pandémie grippale. Enfin, nous avons analysé les modulations du transcriptome lors de pneumonies associées à la ventilation mécanique compliquant l'évolution de sujets traumatisés graves admis en réanimation. / The goal of this PhD is to explore inflammation and infection at the transcriptome level, using DNA microarrays. In order to do so, we first analyzed public data. We built a database with annotated transcriptional signatures and developed a modular analysis software to query this database. This software allows to easily explore public data with requests based on gene names or annotation keywords. We then explored the temporal modulation of lung gene expression following oleic acid injection in a murine model. In a second murine model of infection with Coxiella burnetii, we analyzed the influence of sex-related modulation in the hepatic transcriptional response after infection and identified several pathways implicated in the control of infection. In a third model of in-vitro infection with various Influenza virus strains, we identified a shared transcriptional signature in response to cell infection. Using an original in-silico methodology, this signature allowed us to identify new broad-spectrum antivirals. Efficacy of these molecules was demonstrated in-vitro against the strains used to define the signature, and also against the new pandemic H1N1 SOIV strain. Finally, we analyzed the transcriptional modulation occurring in whole blood samples from trauma patients hospitalized in intensive care unit, and whose evolution was complicated with ventilator-associated pneumonia.

La fièvre aphteuse (FMD pour Foot-and-mouth disease en anglais) est une maladie très contagieuse touchant les animaux biongulés. Elle provoque des dégâts économiques considérables sur toute la surface du globe. La fièvre aphteuse est provoquée par un virus, le FMDV. Il s'agit d'un virus à ARN simple brin, de polarité positive appartenant au genre Aphtovirus dans la famille Picornaviridae. Ce virus se réplique et se propage dans l'hôte très rapidement. Dans les zones infectées, les deux principales stratégies de contrôle utilisées sont l'abattage systématique des animaux infectés et la vaccination. A l'inverse, les vaccins ne sont pas utilisés dans les zones sans FMDV, mais l'apparition d'une épidémie nécessite des stratégies pour arrêter ou au moins limiter la diffusion du virus. Actuellement, les vaccins inactivés sont les vaccins les plus utilisés pour prévenir la maladie. Cependant, ils requièrent une production à grande échelle du virus, et malgré les mesures mises en place (laboratoire sécurisé, etc), des épidémies ont été provoquées par le passé du fait de la fuite de virus FMDV. De plus, il est difficile de distinguer les animaux infectés des vaccinés (DIVA). Il est donc nécessaire de développer de nouveaux vaccins. Au cours de l'infection, la polyprotéine du virus est clivée par des protéases virales en précurseurs structural (P1) et non structuraux (P2 et P3). La protéase 3C est responsable de la majorité des clivages ; ainsi, le précurseur P1 est clivé par la 3C en trois protéines structurales, VP1, VP3 et VP0, formant le protomère de FMDV, l'unité de base de la capside virale. La protéine VP1 joue des rôles importants dans l'attachement, la protection et le sérotypage. Du fait de la présence d'un site antigénique linéaire suffisant à la protection par production d'anticorps neutralisants, VP1 est considérée comme la protéine la plus immunogénique du virus. Dans cette étude, nous avons développé un nouveau vaccin contre la FMD, basé sur l'adénovirus canin de type 2 (Cav2). L'évaluation du transfert de gène médié par Cav2 chez le porc et le bétail in vitro montre des résultats prometteurs pour le développement de vaccins pour ces espèces, notamment l'expression des antigènes de FMDV par les candidats vaccins Cav2-FMDV. L'immunogénicité de ces candidats vaccins a été montrée chez les modèles murins et cobayes. De plus, des résultats encourageants ont été observés chez le cobaye, suggérant que la réponse immunitaire élicitée par les vecteurs recombinants pouvait conduire à une protection partielle des animaux après épreuve. Cependant, une optimisation de l'immunisation doit être faite dans le but de confirmer ces résultats. Ce type de vaccin peut de plus être utilisé comme vaccin marqueur, car il ne contient aucune protéine non structurale. / Foot-and-mouth disease (FMD) is a highly contagious and economically devastating disease affecting cloven-hoofed livestock worldwide. Foot-and-mouth disease virus (FMDV) is the causative agent of FMD and one of the most infectious known animal viruses. FMDV is a positive-sense, single-stranded RNA virus belonging to the Aphthovirus genus in the Picornaviridae family. FMDV replicates and spreads in the host extremely rapidly. Slaughter and vaccination are the two major strategies used to control FMD in infected countries. In FMDV-free countries, vaccines are not used, and once the disease breaks out in these areas, strategies are required to stop or at least slow the spread of the virus. Currently, inactivated vaccines are by far the most commonly used vaccines to prevent FMD. Such vaccines, however, require large-scale production of virus, and despite the use of bio-safety facilities, vaccine production has led to inadvertent virus release and FMDV outbreak. Another limitation of inactivated vaccines is the difficulty in distinguishing between infected and vaccinated animals (DIVA). Therefore, improved vaccines need to be developed.During infection, the FMDV polyprotein is cleaved into structural (P1) and non-structural (P2 and P3) precursors by a viral protease. The non-structural 3C protein is the protease that is responsible for most of the maturation events. The P1 precursor is processed by 3C protease into three structural proteins, VP1, VP3 and VP0, forming the FMDV protomer. The VP1 protein plays important roles in attachment, protective immunity and serotype specificity. VP1 is considered to be the major immunogenic protein, as it contains a linear antigenic site that is able to induce neutralizing antibodies that suffice to protect animals against the disease.In this project, we developed a novel vaccine against FMD, based on canine adenovirus type 2 (Cav2). In vitro evaluation of Cav2 mediated gene transfer in pigs and cattle showed that the Cav2 vector holds promise for the development of vaccines for pigs and cattle. Study of these recombinant viruses indicated that Cav2-FMDV supported expression of FMDV capsid proteins in vitro. The immunogenicity of these recombinant viruses was evidenced in mouse and guinea pig models, and encouraging results in guinea pigs suggested that the immune response elicited against FMD by recombinant virus could afford partial protection against FMDV challenge. In the future, immunization with Cav2-derived vector should be optimized to confirm these preliminary results. This type of vaccine, when designed to express capsid but not non-structural proteins of FMDV, can serve as a marker vaccine against FMD.

Notre recherche se situe dans le cadre du projet QWECI (Quantifying Weather and Climate Impacts on Health in Developing Countries, UE FP7) en partenariat avec l’UCAD, le CSE et l’IPD, autour de la thématique environnement-santé avec comme cas pratique les maladies à vecteurs au Sénégal et plus particulièrement la Fièvre de la Vallée du Rift (FVR). La santé des populations humaines et animales est souvent fortement influencée par l’environnement. D’ailleurs, la recherche sur les facteurs de propagation des maladies à transmission vectorielle, telle que la FVR, prend en compte cette problématique dans sa dimension aussi bien physique que socio-économique. Apparue en 1912-1913 au Kenya, la FVR est une anthropo-zoonose virale répandue dans les régions tropicales qui concerne principalement les animaux mais dont les hommes peuvent aussi être touchés. Au Sénégal, la zone à risque concerne en majorité la vallée du fleuve Sénégal et la zone sylvo-pastorale du Ferlo. Bien que de climat sahélien, le Ferlo regorge de nombreuses mares qui sont des sources d’approvisionnement en eau pour les hommes et le bétail mais également les gîtes larvaires pour les vecteurs potentiels de la FVR. La maîtrise de la FVR, carrefour de trois (03) grands systèmes (agro-écologique, pathogène, économique/sanitaire/social), implique nécessairement la prise en compte de plusieurs paramètres si l’on veut d’abord comprendre les mécanismes d’émergence mais aussi envisager le travail de modélisation du risque. Notre travail porte sur le processus décisionnel pour quantifier l’utilisation de données sanitaires et environnementales dans l’évaluation de leur impact pour le suivi de la FVR. Les équipes de recherche impliquées produisent des données lors de leurs enquêtes de terrains et des analyses de laboratoire. Ce flot de données croissant devrait être stocké et préparé à des études corrélées grâce aux nouvelles techniques de stockage que sont les entrepôts de données. A propos de l’analyse des données, il ne suffit pas de s’appuyer seulement sur les techniques classiques telles que les statistiques. En effet, la valeur ajoutée de contribution sur la question s’oriente vers une analyse prédictive combinant à la fois les techniques agrégées de stockage et des outils de traitement. Ainsi, pour la découverte d’informations, nouvelles et pertinentes à priori non évidentes, il est nécessaire de s’orienter vers la fouille de données. Par ailleurs, l’évolution de la maladie étant fortement liée à la dynamique spatio-temporelle environnementale des différents acteurs (vecteurs, virus et hôtes), cause pour laquelle nous nous appuyons sur les motifs spatio-temporels pour identifier et mesurer certaines interactions entre les paramètres environnementaux et les acteurs impliqués. Grâce au processus décisionnel, les résultats qui en découlent sont multiples :i. suivant la formalisation de la modélisation multidimensionnelle, nous avons construit un entrepôt de données intégré qui regroupe l’ensemble des objets qui participent à la gestion du risque sanitaire – ce modèle peut être généralisé aux maladies à vecteurs ;ii. malgré une très grande variété de moustiques, les Culex de type neavei et les Aedes de type ochraceus et vexans sont les vecteurs potentiels de la FVR les plus présents dans la zone d’étude et ce, durant la saison des pluies, période la plus sujette à des cas suspects ; la période à risque reste quand même le mois d’octobre ;iii. les mares analysées ont quasiment le même comportement, mais des variations significatives subsistent par endroits.Ce travail de recherche démontre une fois de plus l’intérêt pour la mise en évidence des relations entre les données environnementales et la FVR à partir de méthodes de fouille de données, pour la surveillance spatio-temporelle du risque d’émergence. / Our research is in part of the QWeCI european project (Quantifying Weather and Climate Impacts on Health in Developing Countries, EU FP7) in partnership with UCAD, the CSE and the IPD, around the theme of environmental health with the practical case on vector-borne diseases in Senegal and particularly the Valley Fever (RVF). The health of human and animal populations is often strongly influenced by the environment. Moreover, research on spread factors of vector-borne diseases such as RVF, considers this issue in its dimension both physical and socio-economic. Appeared in 1912-1913 in Kenya, RVF is a widespread viral anthropo-zoonosis in tropical regions which concerns animals but men can also be affected. In Senegal, the risk area concerns mainly the Senegal River Valley and the forestry-pastoral areas Ferlo. With a Sahelian climate, the Ferlo has several ponds that are sources of water supply for humans and livestock but also breeding sites for potential vectors of RVF. The controlling of the RVF, which is crossroads of three (03) large systems (agro-ecological, pathogen, economic/health/social), necessarily entails consideration of several parameters if one wants to first understand the mechanisms emergence but also consider the work on risk modeling. Our work focuses on the decision making process for quantify the use of health data and environmental data in the impact assessment for the monitoring of RVF. Research teams involved produce data during their investigations periods and laboratory analyzes. The growing flood of data should be stored and prepared for correlated studies with new storage techniques such as datawarehouses. About the data analysis, it is not enough to rely only on conventional techniques such as statistics. Indeed, the contribution on the issue is moving towards a predictive analysis combining both aggregate storage techniques and processing tools. Thus, to discover information, it is necessary to move towards datamining. Furthermore, the evolution of the disease is strongly linked to environmental spatio-temporal dynamics of different actors (vectors, viruses, and hosts), cause for which we rely on spatio-temporal patterns to identify and measure interactions between environmental parameters and the actors involved. With the decision-making process, we have obtained many results :i. following the formalization of multidimensional modeling, we have built an integrated datawarehouse that includes all the objects that are involved in managing the health risk - this model can be generalized to others vector-borne diseases;ii. despite a very wide variety of mosquitoes, Culex neavei, Aedes ochraceus and Aedes vexans are potential vectors of FVR. They are most present in the study area and, during the rainy season period which is most prone to suspected cases; the risk period still remains the month of October;iii. the analyzed ponds have almost the same behavior, but significant variations exist in some points.This research shows once again the interest in the discovery of relationships between environmental data and the FVR with datamining methods for the spatio-temporal monitoring of the risk of emergence.

Entre 2 et 5% des enfants de 6 mois à 5 ans présentent au moins un épisode de Crise d’Épilepsie en contexte Fébrile (CEF). Bien que généralement bénignes, ces crises sont associées à un risque d’urgences neurologiques graves et curables dont l’élimination requiert la réalisation d’examens complémentaires douloureux et/ou irradiants. Actuellement, ce risque est évalué en fonction de trois facteurs : l’âge de l’enfant, le caractère simple ou complexe de la crise, et l’examen clinique.Cette thèse avait pour objectif de tester l’hypothèse que parmi les enfants consultant pour une CEF, seuls ceux avec un examen clinique anormal présentent un risque d’urgence neurologique grave et urgent. Pour ce faire, nous avons créé un outil informatique permettant une recherche exhaustive de cas parmi un million de dossiers médicaux informatisés dans sept services d’urgences pédiatriques entre 2007 et 2011. Nous avons alors identifié : les visites d’enfants présentant une CEF. Nous avons ensuite évalué le risque d’urgence neurologique grave et curable associé à ces visites, notamment lorsque l’examen clinique au décours était normal. Nous n’avons retrouvé aucune urgence neurologique grave et curable parmi les enfants consultant pour une CEF avec un examen clinique normal au décours, quels que soient l’âge et les caractéristiques de la crise. Ce travail de thèse associé aux données de la littérature confirme notre hypothèse et souligne la nécessité de recommandations quant à la prise en charge de ces enfants. Enfin, cette thèse constitue l’occasion de mener une réflexion méthodologique quant à l’utilisation de dossiers médicaux informatisés pour la recherche clinique. / Febrile seizures (FS) affect 2% to 5% of children aged 6 months to 5 years of age. Although FS are usually benign, they are associated with serious treatable neurological emergencies. Nowadays, three factors are used to evaluate this risk: the age of the child, whether the FS is simple or complex and the features of the clinical exam. The performance of a lumbar puncture and an emergent neuroimaging are required in order to rule out these emergencies. However, a lumbar puncture is painful and neuroimaging is irradiant. The objective of this thesis was to investigate the hypothesis that among children experiencing a FS, only those with an abnormal clinical exam are at risk of serious, treatable neurological emergencies. We first created an informatics tool in order to exhaustively search for cases among more than one million electronic medical records from seven pediatric emergency departments (PED) between 2007 and 2011. Then, we identified visits of children with a FS. Finally, we evaluated the proportion of serious, treatable neurological emergencies associated with these visits, and more specifically with visits of children with a normal clinical exam.We found no serious treatable neurological emergencies among children visiting the ED for a FS with a normal clinical exam, whatever the age and the features of the seizure were. The studies described in this thesis associated with the available data in the literature support our hypothesis and highlight the need of guidelines regarding the management of these children. Finally, this thesis gives us the opportunity to discuss some considerations on the use of electronic medical records for clinical research.

Salmonella enterica sérovar Typhi (Typhi) est une bactérie pathogène spécifique à l’homme. Typhi est l’agent étiologique de la fièvre typhoïde chez l’humain, causant plus de 16 millions de nouveaux cas par année et plus de 600 000 morts. Il a été démontré que pour causer une infection systémique, Salmonella doit nécessairement survivre dans les macrophages de l'hôte. Paradoxalement, S. enterica sérovar Typhimurium, très apparenté à Typhi (près de 90 % d’homologie), n’a pas la capacité de se disséminer dans l’organisme humain et peut infecter plusieurs espèces animales. Nous avons antérieurement identifié 36 gènes uniques à Typhi (absents chez Typhimurium) situés sur 15 régions différentes et exprimés sélectivement lors de l’infection de macrophages humains. Ainsi, l’une de ces régions a suscité notre attention, soit la région sty4217-4222 et plus particulièrement le produit du gène sty4221, une aminotransférase hypothétique. Ce dernier gène est d’intérêt dû à l’homologie qu’il détient avec une hémolysine connue (Hly) produite par Treponema denticola, possédant elle-même une activité d’aminotransférase. Chez T. denticola, Hly dégrade la cystéine et produit du H2S qui est toxique pour l’hôte. Notre hypothèse est que la spécificité d’hôte et la capacité de produire une infection systémique de Typhi sont dues à l’expression de gènes qui ne se retrouvent pas chez d’autres salmonelles. Le but de cette étude était donc de caractériser le gène sty4221 quant à son activité hémolytique, cytotoxique et tenter de déterminer son rôle dans la virulence de cette bactérie. Le gène sty4221 a été cloné sous le contrôle d’un promoteur inductible à l’arabinose et exprimé par E. coli. L’activité hémolytique du clone a été déterminée par simple observation sur gélose sang. Ce clone a également permis d’observer l’effet cytotoxique du surnageant de culture sur différentes lignées cellulaires, par quantification de la relâche de LDH. Le gène sty4221 a été muté chez la souche sauvage de Typhi, ISP1820, l’implication pathogénique du gène a ainsi pu être étudiée. Des tests de phagocytose, d’invasion et de survie dans des macrophages humains ont été effectués, ainsi que des tests d’adhésion et d’invasion sur des cellules HeLa. Par ailleurs, une première tentative de purification de la protéine a été entreprise. En somme, nous savons maintenant que STY4221 a des propriétés hémolytiques, augmentées par la présence de cystéine. De plus, STY4221 a un effet cytotoxique sur les macrophages THP-I, mais aucun effet sur les HeLa. Or, sty4221 ne semble pas impliqué dans les étapes d’adhésion, d’invasion, de phagocytose ou de survie. La caractérisation de sty4221 permettra sans doute d’approfondir nos connaissances sur les toxines trouvées uniquement chez Typhi. / Salmonella enterica serovar Typhi (Typhi) is a human restricted pathogen causing typhoid fever, a systemic infection. Annually, at least 16 million new cases with 600, 000 associated deaths are reported. It has been demonstrated that Salmonella has to survive in the macrophages of its host, in order to produce a systemic disease. This ability to cause a disseminated infection in human is unique to Typhi. Our laboratory had isolated 36 genes that were unique to Typhi (absent from Typhimurium’s genome), and that were expressed during human macrophages infection. One of these genes, sty4221, a putative aminotransferase, was of high interest since it shares sequence similarities with a known hemolysin (Hly), which also possesses an aminotransferase activity. That hemolysin is produced by Treponema denticola, it catabolizes cysteine and produces H2S, a toxic metabolite for the host. Our hypothesis is that host specificity and the ability to cause a systemic infection might be explained by the expression of genes that are not found in other salmonellas. The goal of this study was to characterize the gene sty4221, in terms of hemolytic and cytotoxic activity and to determine its role in virulence. The sty4221gene has been cloned in a vector under an arabinose inducible promoter and transformed in a strain of E. coli. The hemolytic activity has been investigated on blood-agar medium. To evaluate the cytotoxicity of the STY4221 protein on human cultured cells, direct observation by photonic microscopy was done. The cytotoxicity activity on human cultured cells has been quantitatively measured with a lactate dehydrogenase release assay. Moreover, the sty4221 gene has been deleted in order to study its implication in the infection and the survival within human macrophages and for adhesion/invasion on epithelial. Protein purification was also attempted. We now know that protein STY4221 has a hemolytic activity that is enhanced by cysteine. Also, we proved that the expression of sty4221 has a cytotoxic effect on THP-I macrophages, but not on epithelial HeLa cells. Meanwhile, sty4221 does not seem to be important during adhesion, invasion, infection nor survival. The characterization of protein STY4221 might extend the list of known exotoxin of Typhi.