Unraveling viral encephalitis in vivo : dynamic imaging of neuro-invasion and neuro inflammation processes in the zebrafish

par Gabriella Passoni

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Jean-Pierre Levraud et de Pierre Boudinot.

Soutenue le 10-12-2015

à Paris 6 , dans le cadre de École doctorale Complexité du vivant (Paris) , en partenariat avec Macrophages et Développement de l'Immunité (laboratoire) .

Le jury était composé de Annette Vergunst, Ignacio Romero, Adrien Six, Danielle Blondel.

  • Titre traduit

    Etudes analytiques des encéphalites virales in vivo : imagerie dynamique du processus de neuro-invasion et neuro-inflammation dans le modèle poisson zèbre


  • Résumé

    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.


  • Résumé

    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.


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