Les Flavivirus transmis par les moustiques comme le virus du Nil occidental, le virus de la dengue, le virus de la fièvre jaune, le virus de l’encéphalite japonaise et le virus Zika constituent des préoccupations croissantes de santé publique. Ils se sont répandus dans le monde au cours des dernières décennies, et les épidémies sont devenues plus fréquentes et plus sévères. Chaque année, des millions de personnes sont infectées et environ 50 000 patients décèdent d’infections à Flavivirus. Malgré les nombreux efforts de recherche, il n’y a actuellement aucun médicament antiviral spécifique disponible, et des nouvelles stratégies antivirales sont indispensables. Comprendre comment les Flavivirus fonctionnent au niveau moléculaire aidera à découvrir des nouvelles cibles pour l'intervention thérapeutique. Les Flavivirus ont un génome d'ARN simple brin de polarité positive qui code pour trois protéines structurales et huit protéines non structurales. Seules deux des huit protéines non structurales ont des activités enzymatiques. NS3 possède un domaine protéase et un domaine hélicase, et NS5 a un domaine méthyl- et guanylyltransférase et un domaine ARN polymérase ARN-dépendante. Ensemble, ils répliquent le génome viral. Ici, nous caractérisons l'interaction entre NS3 et NS5 dans le complexe de réplication du virus du Nil occidental pendant la synthèse d’ARN de polarité positive. Un modèle d'interaction comprenant NS3, NS5 et l’ARN viral a été développé basé sur des structures cristallines connues ainsi que des activités enzymatiques des deux protéines individuelles, et ce modèle a été soumis à des simulations de dynamique moléculaire. Les interactions potentielles entre les protéines NS3 et NS5 ont été identifiées. Les résidus impliqués dans ces interactions ont été mutés dans un réplicon du virus du Nil occidental et les effets de ces mutations sur la réplication virale ont été évalués. Une région particulière à la surface de la protéine NS3 a été identifiée comme étant cruciale pour la réplication virale, très probablement parce qu'elle interagit avec NS5. Cette région pourrait être une cible attrayante pour la recherche de composés qui pourraient interférer avec l'interaction entre NS3 et NS5 et donc posséder un potentiel antiviral intéressant. / Abstract : Mosquito-borne Flaviviruses like West Nile virus, Dengue virus, Yellow Fever virus, Japanese encephalitis virus, and Zika virus are increasing public health concerns. They have spread globally during the past decades, and outbreaks have recently become more frequent and more severe. Every year, millions of people are infected, and approximately 50,000 patients die from Flavivirus infections. Despite extensive research efforts, there are currently no specific antiviral drugs available, and new antiviral strategies are greatly needed. Understanding how Flaviviruses work on a molecular level will help in uncovering new points for therapeutic intervention. Flaviviruses have a single-stranded RNA genome of positive polarity that encodes three structural and eight non-structural proteins. Only two of the eight non-structural proteins have enzymatic activities. NS3 has an N-terminal protease domain and a C-terminal helicase domain, and NS5 has an N-terminal capping enzyme domain and a C-terminal RNA-dependent RNA polymerase domain. Together, they replicate the viral genome. Here we characterize the NS3:NS5 interaction within the West Nile virus RNA replicase complex during positive strand synthesis. An interaction model including NS3, NS5 and viral RNA was developed based on the known crystal structures as well as enzymatic activities of the two individual proteins, and this model was subjected to molecular dynamics simulations. Potential interactions between the NS3 and NS5 proteins were identified. Residues involved in these interactions were mutated in a West Nile virus replicon, and the effects of these mutations on viral replication were evaluated. One particular region on the surface of the NS3 protein was identified to be crucial for viral replication, most likely because it mediates the interaction with NS5. This region might be an attractive target for the search of compounds that could interfere with the NS3:NS5 interaction and therefore possess an interesting antiviral potential.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Le Virus du Nil Occidental (VNO) et le Virus de la Fièvre de la Vallée du Rift (VFVR) sont deux arbovirus transmis par le moustique Culex pipiens comprenant deux biotypes: pipiens et molestus. Au cours de ce projet, nous avons évalué la circulation du VNO au Liban dans des populations de moustiques, des humains, des chevaux et des poulets. Nous avons aussi évalué la compétence vectorielle des populations locales de Cx. pipiens à transmettre le VNO et le VFVR.Des moustiques ont été récoltés et testés pour la présence d’un gène spécifique du VNO. En plus, des sérums humains, de chevaux et de poulets ont été analysés pour rechercher des anticorps spécifiques par ELISA puis confirmés par neutralisation. En outre, des spécimens de Cx. pipiens ont été infectés avec la lignée 1 du VNO ou la souche de VFVR Clone 13. Ensuite, les taux d’infection, de dissémination et de transmission ont été déterminés à différents jours après infection des moustiques. La compétence vectorielle a été comparée entre les différents biotypes.Les résultats entomologiques ont révélé que Cx. pipiens est dominant (87.2%). Tous les moustiques analysés étaient négatifs pour le VNO. Les taux de séroprévalence étaient de 1.01% et 1.98% parmi les humains et les chevaux respectivement. De plus, Cx. pipiens s’est révélé bien plus compétent pour transmettre le VNO que le VFVR. Le biotype molestus est capable de transmettre le VNO plus tôt que celui de pipiens. Cette étude présente des preuves sur une faible circulation du VNO au Liban. Cx. pipiens s’est révélé compétent pour assurer cette transmission. Ainsi, il est essentiel d'établir des programmes de surveillance pour prévenir les éventuelles épidémies. / West Nile virus (WNV) and Rift Valley Fever virus (RVFV) are two emerging arboviruses that have never been reported in Lebanon. They can be transmitted by Culex pipiens mosquito species including two biotypes: pipiens and molestus. During this project, we assessed the circulation of WNV among mosquitoes, human, horse and chicken populations in Lebanon. Moreover, we evaluated, under experimental conditions, the capacity of local Cx. pipiens biotypes to transmit both viruses.Adult mosquitoes were collected, identified and tested to detect WNV RNA. Besides, human, horse and chicken blood samples were collected and screened for WNV antibodies using an in-house ELISA and then confirmed by neutralization assay. Moreover, local Cx. pipiens specimens were experimentally infected with WNV lineage 1 or RVFV Clone 13 strain. The viral infection, dissemination and transmission were then estimated at different days post infection.The vector competence was compared between Cx. pipiens biotypes.Entomological results revealed that 87.2% of collected adult mosquitoes were Cx. pipiens. Screened mosquitoes were negative for WNV. Seroprevalence rates were 1.01% and 1.98% among humans and horses respectively. Besides, local Cx. pipiens were highly competent for WNV transmission and to a lesser extent to RVFV. The molestus biotype was able to transmit WNV earlier than pipiens biotype.The present study provides new evidence of a low circulation of WNV among human and horses in Lebanon. Cx. pipiens is the suspected vector and is experimentally competent to ensure transmission. Therefore, there is a need to establish surveillance program to predict and prevent potential outbreaks.

Ma thèse a porté sur l’étude des activités enzymatiques impliquées dans la formation de la coiffe de deux virus à ARN: le virus du Nil Occidental (WNV) et le métapneumovirus humain (hMPV). Ces virus codent pour des enzymes assurant l’ajout de la coiffe de type-1 (m7GpppN2’Om) à l’extrémité 5’ de leur ARNm.Le domaine N-terminal de la protéine NS5 (NS5MTase) du WNV porte les activités N7- et 2’O-méthyltransférases (N7- et 2’O-MTases) et il a été proposé que NS5MTase puisse également porter l’activité guanylyltransférase (GTase). J’ai identifié in vitro des résidus clés impliqués dans l’interaction entre NS5MTase et des ARN substrats de chaque activité MTase. Nos résultats démontrent que le site de fixation de la coiffe est nécessaire lors de la 2’O-méthylation et ne l’est pas pour la N7-méthylation. En parallèle, j’ai recherché des résidus catalytiques de la GTase par la méthode de génétique inverse. Des résultats préliminaires indiquent que la mutation K29A induit un défaut de réplication. Ce résidu pourrait donc être impliqué dans l’activité GTase de NS5MTase.Concernant hMPV, j’ai effectué une analyse fonctionnelle du domaine CR-VI+ de la protéine L. J’ai démontré que CR-VI+ possède les activités N7- et 2’O-MTases et j’ai identifié les résidus impliqués dans le recrutement de l’ARNm. L’ordre de méthylation est non canonique avec la 2’O-méthylation qui précède la N7-méthylation. Enfin, j’ai également démontré que CR-VI+ possède une activité d’hydrolyse du GTP.Ce travail démontre que ces MTases possèdent 2 voire 3 des activités enzymatiques nécessaires à la formation de la coiffe, et représentent donc une cible de choix pour le développement d’inhibiteurs. / My PhD project is focus on the study of the enzymatic activities involved in the RNA capping pathway of two RNA viruses: the West Nile Virus (WNV) and the human metapneumovirus (hMPV). These viruses encode for enzymes allowing the addition of a cap-1 structure (m7GpppN2’Om) to their mRNA 5’ ends. The NS5 N-terminal domain (NS5MTase) of WNV harbours the N7- and 2’O-methyltransferase activities (N7- and 2’O-MTase); and it has been proposed that NS5MTase also bears a guanylyltransferase activity (GTase). I have identified residues involved in the NS5MTase interaction sites with their RNAs substrate. My assays demonstrate the importance of the cap-binding site for the 2’O-methylation but not for the N7-methylation. In parallel, I have tried to identify putative catalytic residues of the GTase activity by reverse genetics. Preliminary results suggest that NS5MTase K29 could be a catalytic residue.Concerning hMPV, I performed a functional analysis of CR-VI+ domain of the protein L. I demonstrated that the CR-VI+ domain harbours the N7- and 2’O-MTase activities and identified the residues involved in the mRNA recruitment. I showed that the methylation order is not canonical with the 2’O-methylation preceding the N7-methylation. Finally, I showed that the domain harbours an additional GTP hydrolysis activity, representing the first step of RNA cap formation for Mononegavirales.This work demonstrates that this MTase domains harbour 2 or 3 of the enzymatic activities required for viral RNA cap synthesis and represent attractive targets for the development of antivirals.

No description available.

Les Flavivirus neuropathogènes, tels que le virus de l’encéphalite japonaise (JEV), le virus West Nile (WNV), le virus de la fièvre jaune (YFV) et le virus Zika (ZIKV) causent des maladies neurologiques. Ces maladies sont dues à une infection des cellules du système nerveux central (CNS) par ces virus. Le CNS est un organe privilégié, isolé des agents pathogènes par une barrière entre le sang et le cerveau, appelée barrière hémato-encéphalique (BBB). Les Flavivirus neuropathogènes capables de traverser cette BBB afin d’atteindre leurs cellules cibles, localisées dans le CNS, sont neuroinvasifs. Le but de cette étude est de comprendre les mécanismes cellulaires permettant aux Flavivirus de traverser la BBB et les effets de l’infection par les virus ZIKV et WNV des cellules du CNS sur le développement de celles-ci.Le YFV est un virus hépatotrope, infectant majoritairement le foie et les reins. Deux vaccins vivants atténués dirigés contre le YFV, le vaccin FNV (pour French Neurotropic Virus) et le vaccin 17D, ont été obtenus empiriquement par passages successifs de souches virulentes de YFV sur cerveaux de souriceaux. Ces vaccins ne causent plus de maladies touchant les reins et le foie, mais peuvent parfois causer des encéphalites post-vaccinales. Ces cas d’encéphalites démontrent que ces souches vaccinales sont devenues neurovirulentes mais aussi neuroinvasives car les virus ont pu franchir la BBB. A cause d’une incidence trop élevée d’encéphalites post-vaccinales par rapport au vaccin 17D, le vaccin FNV a été retiré du marché dans les années 1980.Le JEV est un virus neurotrope, causant des encéphalites graves en Asie du Sud-Est. A ce jour, il existe un vaccin vivant atténué, le JEV SA14-14-2, obtenu empiriquement par passages successifs d’une souche virulente sur cellules de hamster. Ce vaccin est moins neurovirulent et moins neuroinvasif que les souches virulentes de JEV en modèle de souris, et protège contre des infections humaines par le JEV. Cependant, des cas d’encéphalites ont été rapportés après injection de ce vaccin. Il apparait donc que, dans certains cas, la souche vaccinale JEV SA14-14-2 est capable de traverser la BBB et d’infecter les cellules neuronales. Les dernières épidémies à virus ZIKV en Polynésie Française et en Amérique du Sud ont induit une augmentation de cas de malformations congénitales dans les zones touchées. Cela a soulevé de nouvelles questions quant à la capacité d’un Flavivirus à provoquer des malformations congénitales du CNS. Dans cette étude, nous avons identifié les mécanismes cellulaires permettant aux Flavivirus de traverser la BBB et les effets de l’infection par les virus ZIKV et WNV des cellules du CNS sur le développement de celles-ci.Nous avons utilisé deux systèmes in vitro permettant d’étudier le développement du CNS et la neuroinvasion des Flavivirus. Un premier système consiste en l’infection de coupes de cerveaux d’embryon de souris. En utilisant ce système, nous avons montré que le ZIKV a un tropisme préférentiel pour les cellules progénitrices de neurones, alors que le WNV a un tropisme préférentiel pour les neurones. Nous avons également montré que l’infection des progéniteurs neuronaux par le ZIKV induit un arrêt de la mitose cellulaire, alors que l’infection par le WNV n’a aucun effet sur la mitose. L’étude sur l’effet apoptotique de l’infection par les deux virus WNV et ZIKV n’a montré aucune différence entre les deux virus à des temps précoces d’infection.Un deuxième système a été mis au point pour l’étude de la neuroinvasion par les Flavivirus neuropathogènes. Ce système est composé de cellules endothéliales hCMEC/D3 pouvant former des jonctions serrées. Ces cellules ont été cultivées sur filtres d’insert de puits de culture cellulaire Transwell, placés au-dessus de cellules neuronales humaines. A l’aide de ce système, nous avons comparé la capacité à traverser la BBB de plusieurs Flavivirus. / Neuropathogenic Flaviviruses, such as Japanese encephalitis virus (JEV), West Nile virus (WNV), yellow fever virus (YFV) and Zika virus (ZIKV), cause neurological diseases. These diseases are due to viral infection of central nervous system (CNS) cells. The CNS is a privileged organ, isolated from pathogenic agents by a barrier between the blood and the barrier, called the blood-brain barrier (BBB). Neuropathogenic Flaviviruses which can cross this BBB in order to reach their target cells in the CNS, are neuroinvasive. This study aims at understanding the cellular mechanisms by which YFV and JEV Flaviviruses cross the BBB and the effects of viral infection by WNV and ZIKV of the CNS cells during neocortex development.YFV is a hepatrotopic virus, which mostly infects the liver and the kidneys. The two live-attenuated vaccines against YFV, the FNV (for French Neurotropic Virus) vaccine and the 17D vaccine, were obtained empirically by several passages in suckling mouse brain of YFV virulent strains. These vaccines do not cause any disease targeting the liver or the kidneys, but can sometimes cause post-vaccine encephalitis. These encephalitis cases suggest that the vaccine strains have become neurovirulent and neuroinvasive. Due to high risks of post-vaccine encephalitis, the FNV vaccine use was discontinued in the 1980s.JEV is a neurotropic virus, causing acute encephalitis in South East Asia. To date, there is a live-attenuated vaccine against JEV, the JEV SA14-14-2 vaccine, which was obtained empirically by several passages in primary hamster kidney cells. This vaccine is less neurovirulent and less neuroinvasive than JEV virulent strains in mouse model, and it protects against JEV infections. However, some cases of post-vaccine encephalitis were reported. It thus seems that, in some cases, the vaccine strain JEV SA14-14-2 is able to cross the BBB and infect neuronal cells.The recent ZIKV epidemics in French Polynesia and South America were linked to an increase in the number of congenital malformations, rising questions regarding the capacity of a Flavivirus to induce CNS congenital malformations.In this study, we have identified cellular mechanisms involved in Flavivirus neuroinvasion and studied the effect of ZIKV and WNV infection of neuronal cells under development.To study CNS development, we have infected mouse embryos brain slices. We were able to show that ZIKV has a preferential tropism for neuronal progenitors, whereas WNV has a preferential tropism for neuronal cells. We also show that infection of neuronal progenitors by ZIKV impairs the cell life cycle, whereas no effect on the cell life cycle was observed for WNV-infected cells. Studies on apoptosis induction did not show any difference between both viruses at early time points of infection.To study Flavivirus neuroinvasion, we have used an in vitro model of BBB composed of human endothelial hCMEC/D3 cells that can form tight junctions. These cells were cultivated on Transwell inserts and placed above human neuronal cells. Using this system, we show that YFV FNV cross the BBB more efficiently than YFV 17D, suggesting that YFV FNV is more neuroinvasive than YFV 17D. This observation can explain the higher post-vaccine encephalitis risks associated with YFV FNV vaccine compared to YFV 17D vaccine. We also confirmed that JEV SA14-14-2 vaccine strain is less neuroinvasive than JEV RP9.We also examined how JEV crosses the BBB and the endothelial cell response following JEV treatment. We show that both JEV RP9 and SA14-14-2 are able to cross the BBB without infecting its endothelial cells and without disrupting the BBB. Preliminary results suggest that JEV RP9, but not JEV SA14-14-2, crosses the BBB by dynamin-dependant transcytosis. Transcriptomic analysis of endothelial cells treated by either virus show slight, but significant, differences in regulation of genes implicated in several pathways associated with CNS diseases.

Le virus du Nil occidental (VNO) est un arbovirus principalement transmis par les moustiques. Le cycle de transmission enzootique implique généralement une variété d’espèces d’oiseaux sur lesquelles se nourrissent de façon préférentielle divers moustiques, les principaux vecteurs enzootiques au Québec étant les moustiques du genre Culex (c’est-à-dire Culex pipiens et Cx. restuans). Des cas d’infection humaine par le VNO surviennent sporadiquement chaque année au Québec et on sait peu de choses sur les facteurs qui déterminent l’ampleur des éclosions chez les humains. Malgré l’existence de nombreuses études sur le virus du Nil occidental (VNO) aux États-Unis, y compris sur le rôle de réservoir des espèces d’oiseaux, et sur les changements alimentaires du moustique Culex (des oiseaux vers les mammifères), peu d'études équivalentes existent dans les régions voisines du Canada où le VNO est endémique. Ce travail vise à déterminer l’importance relative des différentes espèces d’oiseaux dans la transmission du VNO dans le sud du Québec. Nous nous sommes concentrés sur les espèces aviaires du corridor de migration de l’Atlantique Est (selon la base de données Avibase). Les espèces d’oiseaux ont ensuite été triées et sélectionnées en fonction de ce qui suit : 1) les taux de mortalité aviaire dus au VNO signalés dans les données de surveillance locale du Réseau canadien pour la santé de la faune, 2) la séroprévalence et la compétence des réservoirs du VNO en Amérique du Nord (d’après la littérature), 3) les estimations locales de la densité des oiseaux (d’après les données ebird) et 4) les données d’une étude sur les repas sanguins de Culex pipiens / Cx. restuans saisies entre 2008 et 2013 chez des moustiques de la région de Montréal. L’analyse a généré une liste de 67 espèces d’oiseaux potentiellement impliquées dans la circulation du VNO dans notre zone d’étude et nous avons émis des hypothèses quant à la contribution relative à l’amplification du VNO. Cette étude permettra de mieux comprendre les facteurs susceptibles d’influencer la circulation du VNO dans le sud du Québec et sera utile aux futures études de modélisation de la transmission enzootique du VNO. / West Nile virus (WNV) is an arbovirus that is primarily transmitted by mosquitoes. The enzootic transmission cycle typically involves a variety of bird species and mosquitoes that preferentially feed upon them. The main enzootic vectors in Québec are mosquitoes in the genus Culex (i.e., Culex pipiens and Cx. restuans). Cases of WNV occur sporadically each year in Québec and little is known about the factors that drive the magnitude of human outbreaks. Despite many studies on West Nile Virus (WNV) in the US, including the reservoir role of bird species and the summer shifts of the Culex mosquito, feeding from birds to mammals, there have been few equivalent studies in the neighboring regions of Canada where WNV is endemic. Birds are considered the main hosts of WNV amplification and dispersion. In this study, we aim to determine the relative importance of different bird species in WNV transmission in southern Quebec. We focused on the East Atlantic migration corridor of different avian species (according to the Avibase database). Bird species were then sorted and selected according to : 1) rates of avian mortality from WNV reported in local surveillance data from the Canadian Wildlife Health Cooperative; 2) seroprevalence and reservoir competence for WNV in North America (from the literature); 3) local bird density estimates (from ebird data), and 4) data from a blood meal analysis study on Culex pipiens/Cx.restuans mosquitoes captured between 2008 and 2013 in Montreal region. The analysis generated a list of 67 bird species potentially involved in the circulation of WNV in our study area and hypotheses were generated regarding the relative contribution to WNV amplificationThis study will improve our understanding of the factors that may impact WNV circulation in southern Québec and will be useful to future modelling studies of enzootic WNV transmission.

Le virus du Nil occidental (VNO) est un flavivirus présent au Canada depuis 2001, affectant principalement les oiseaux, les chevaux et les humains. En 2003, l’Agence canadienne d’inspection des aliments (ACIA) a inscrit le VNO sur la liste des maladies à notification immédiate (MANI) et depuis, les cas chez les animaux domestiques sont rapportés dès l’obtention d’un résultat positif à l’autorité fédérale. Aucune étude au Canada n’a encore colligé tous les cas de VNO chez une espèce animale afin d’améliorer la compréhension de la distribution du VNO au pays et de formuler des recommandations pour la prévention de futures infections. Dans le cadre de cette étude, tous les cas de VNO rapportés à l’ACIA chez les chevaux ont été analysés afin de décrire, dans un premier temps, l’incidence des cas rapportés de VNO au Canada (2003 à 2019) et les caractéristiques principales des cas récents (2015 à 2019). Dans un second temps, une analyse géospatiale a été effectuée afin de décrire les patrons spatiotemporels de la distribution des cas de VNO rapportés de 2003 à 2020 chez les chevaux. Au cours de la période d’étude, 848 cas de VNO chez les chevaux ont été rapportés à l’ACIA. Ces cas étaient répartis dans toutes les provinces, à l’exception des quatre provinces de l’Atlantique (Nouveau-Brunswick, Nouvelle-Écosse, Île-du-Prince-Édouard, Terre-Neuve-et-Labrador). La région de l’Ouest (Colombie-Britannique, Alberta, Saskatchewan, Manitoba) a déclaré un plus haut taux d’incidence (15,4 cas/100 000 chevaux-année) que la région de l’Est (8,3 cas/100 000 chevaux-année) (Ontario, Québec, Atlantique). Les taux d’incidence étaient particulièrement élevés en Saskatchewan avec en moyenne 33,2 cas/100 000 chevaux-année entre 2003 et 2019. L’analyse descriptive des caractéristiques des cas a démontré que 96 % de ceux-ci n’étaient pas vaccinés et que le taux de létalité était de 31,9 %. La distribution spatiotemporelle des cas a été décrite par région en analysant d’abord la récurrence annuelle des cas dans les divisions de recensement et ensuite la présence d’agrégats spatiotemporels pour investiguer les excès de risque. L’analyse des patrons spatiotemporels a révélé une dispersion vaste et rapide ainsi qu’une récurrence élevée du VNO dans la région de l’Ouest. En revanche, pour la région de l’Est, la dispersion du VNO a été plus lente et graduelle. Les agrégats spatiotemporels identifiés ont permis de démontrer que, malgré la présence répétée des cas dans certaines divisions de recensement, des excès de risque spatiotemporels peuvent être observés. Ces patrons indiquent que les cas de fièvre du VNO peuvent être anticipés dans les endroits où la récurrence annuelle est plus élevée et, parfois, conduire à des éclosions de la maladie. En somme, cette étude a mis en évidence l’importance de la surveillance du VNO chez les chevaux en décrivant notamment la saisonnalité du VNO et en délimitant des zones avec une forte récurrence de cas. Ces caractéristiques illustrent l’apport considérable de la surveillance chez les chevaux à un système de surveillance intégrée. Les résultats pourront aussi aider les autorités sanitaires et les médecins vétérinaires praticiens à cibler leurs efforts de prévention et de contrôle dans les zones les plus touchées. / West Nile virus (WNV) is a flavivirus which has been present in Canada since 2001, affecting mostly birds, horses and humans. In 2003, the Canadian Food Inspection Agency (CFIA) included WNV on its list of immediately notifiable diseases (INDs), and since then, cases in domestic animals are reported to the federal authority as soon as positive samples are obtained from diagnostic laboratories. To date, no study in Canada has compiled all reported WNV cases in an animal species to describe the distribution of this virus in the country and formulate recommendations for future prevention strategies. In this study, all WNV cases reported to the CFIA in horses were analyzed to describe their incidence in Canada (2003 to 2019) and the main characteristics of the recent ones (2015 to 2019). A geospatial analysis was also conducted to describe the spatiotemporal patterns of reported WNV cases in horses from 2003 to 2020. Over the study period, 848 cases of WNV in horses were reported to the CFIA. These cases were distributed in all provinces, except for the Atlantic provinces (New Brunswick, Nova Scotia, Prince Edward Island, Newfoundland and Labrador). The western region of Canada (British Columbia, Alberta, Saskatchewan, Manitoba) reported a higher incidence rate (15.4 cases/100,000 horse-year) than the eastern region (8.3 cases/100,000 horse-year) (Ontario, Quebec, Atlantic). The reported incidence rates were particularly high in Saskatchewan, with an average of 33.2 cases/100,000 horse-year between 2003 and 2019. The descriptive analysis of case characteristics showed that 96% of cases were not vaccinated, and the case fatality rate was 31.9%. The regional spatiotemporal distribution of cases was described by first analyzing the annual recurrence of cases in census divisions and then the presence of spatiotemporal high-risk clusters. The analysis of spatiotemporal patterns revealed a swift spread and a high recurrence of WNV cases in the western region. In contrast, in the eastern region, the dispersion was slower and more gradual. The identified clusters showed that, despite the repeated presence of cases in some census divisions, excess in spatiotemporal risk can be observed. These patterns indicate that cases of WNV fever can be anticipated in areas with higher annual recurrence, and in some instances, can result in disease outbreaks. This study highlights the importance of WNV surveillance in horses, enabling a better understanding of the seasonality of WNV in horses and the identification of areas with a high recurrence of cases. The findings are a considerable contribution in an integrated surveillance system. The results can also assist health authorities and veterinary practitioners in targeting prevention and control efforts to the most affected areas.

Les arboviroses représentent un fardeau sanitaire considérable et croissant à l’échelle mondiale. La complexité des facteurs biotiques et abiotiques qui interviennent dans la transmission de ces arbovirus pose un défi de taille aux scientifiques qui tentent de comprendre, de modéliser ou d’anticiper leur transmission ainsi qu’aux intervenants de santé publique qui ont la responsabilité de surveiller, d’évaluer et gérer le risque que posent les arbovirus pour la santé des populations. Cette étude visait à estimer et caractériser le risque d’exposition à plusieurs arbovirus suspectés d’être actifs et émergents au Québec mais dont la distribution avait peu ou n’avait pas été étudiée au Québec : le virus du Nil occidental (VNO), le virus de l’encéphalite équine de l’est (VEEE) et deux virus du sérogroupe de la Californie (VSGC), le virus de Jamestown Canyon (VJC) et le virus du lièvre d’Amérique (VLA). Basée notamment sur l’hypothèse selon laquelle les animaux d’espèces différentes qui partagent un environnement commun partagent également un risque environnemental commun, cette étude visait également à évaluer si les populations d’animaux de compagnie pouvaient aider à estimer et caractériser le risque d’infection arbovirale chez l’humain. L’échantillonnage sérologique de populations humaines, canines et équines du sud-ouest du Québec a permis d’évaluer et de comparer la séroprévalence aux arbovirus étudiés chez chacune de ces trois espèces. Les estimations de séroprévalence ont révélé un niveau d’activité arbovirale significative pour chacun des arbovirus. Des différences ont été remarquées quant au pourcentage de sujets séropositifs chez chacune des espèces. Les facteurs environnementaux ayant une influence sur le risque d’infection par le VEEE ont été modélisés à partir de données sérologiques et cliniques chez les chevaux. Les milieux humides boisés ont été identifiés comme les principaux environnements à risque pour le VEEE au Québec alors que les zones agricoles ont été identifiées comme des environnements protecteurs. Les facteurs environnementaux ayant un impact sur le risque d’infection par le VNO ont été modélisés à partir des données sérologiques chez le chien et des données cliniques agrégées chez l’humain. Cette modélisation a suggéré un risque singulièrement plus élevé en zone agricole chez le chien et un risque plus faible en zone forestière chez l’humain, des facteurs rarement identifiés dans la littérature Nord-Américaine. Les facteurs environnementaux et individuels ayant un impact sur le risque d’infection par les VSGC chez l’humain et le chien ont par la suite été modélisés à partir des données sérologiques chez ces deux espèces. D’après nos modèles, le risque d’infection par ces virus serait supérieur en zone forestière et le degré d’exposition aux piqures de moustiques serait un facteur déterminant du risque d’infection chez les deux espèces. Cette étude a permis de bonifier de façon substantielle le portrait de l’activité arbovirale au Québec. Elle a permis de caractériser la distribution du risque et a fourni des données probantes pouvant soutenir la recherche ainsi que la planification des interventions en santé publique. La méthodologie utilisée dans le cadre de cette étude supporte la pertinence de l’approche « One Health » pour l’étude des maladies vectorielles émergentes. / Arboviral infections represent a considerable and growing health burden globally. The complexity of biotic and abiotic factors involved in the transmission of these arboviruses pose a challenge to scientists trying to understand, model or anticipate arboviral transmission as well as to public health authorities who have the responsibility to monitor, assess and manage the public health risk posed by arboviruses. This study aimed at estimating and characterizing the risk of exposure to several arboviruses suspected of being active and emerging in Québec but whose distribution had not been studied thoroughly in Québec: West Nile virus (WNV), eastern equine encephalitis virus (EEEV) and two viruses of the California serogroup (CSG), Jamestown Canyon virus (JCV) and Snowshoe hare virus (SHV). Based on the assumption that animals of different species sharing a common environment also share similar environmental risk, this study also aimed to assess whether some populations of domestic animals could help to estimate and characterize the risk of arboviral infection in humans. Serological sampling of human, canine and equine populations from southwestern Québec was used to evaluate and compare the seroprevalence to the selected arboviruses in each of these three species. Seroprevalence estimates showed a significant level of arboviral activity for all arboviruses. Differences were noted in the percentage of seropositive individuals in each species. Environmental factors that influence the risk of infection by EEEV were modeled based on serological and clinical data in horses. Wooded wetlands were identified as the main risk environments for EEEV in Québec while agricultural areas were identified as protective environments. Environmental factors affecting the risk of WNV infection were modeled based on serological data in dogs and aggregated clinical data in humans. These models suggested a higher risk in agricultural areas in dogs and a lower risk in forest areas in humans, two factors rarely identified in the North American literature. Environmental and individual factors affecting the risk of infection by CSGV in humans and dogs have subsequently been modeled based on serological data in these two species. According to our models, the risk of infection with these viruses would be higher in forested areas and the degree of exposure to mosquito bites would be a risk factor for infection in both species. This study substantially enhanced the comprehension of arboviral activity in Québec. It allowed for characterizing the distribution of risk and provided evidence that may support research and planning of public health interventions. The methodology used in this study supports the relevance of the "One Health" approach for the study of emerging vector-borne diseases.