Dynamique des réponses immunitaires humaines dans un modèle 3D de foie : un autre regard sur la pathogénèse hépatique du virus de la fièvre jaune

Human immune response dynamics in 3D liver model : new insights into the yellow fever liver pathogenesis

• Auteur / Autrice : Nicolas Massé-Deragon
• Direction : Véronique Barban, Catherine Legras
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Virologie
• Date : Soutenance le 14/12/2016
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Sanofi Pasteur
• Jury : Président / Présidente : Bruno Lina
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Isabelle Dimier-Poisson
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ali Amara, Stéphane Paul

Mots clés

Mots clés contrôlés

Foie -- Maladies

Réponse immunitaire

Transcriptome

Fièvre jaune

Mots clés libres

Fièvre jaune

Analyse transcriptomique

Réponse immune

Foie humain

Modèle cellulaire 3D

Yellow fever

Transcriptome analysis

Immune response

Human liver

3D cellular model

Résumé

La fièvre jaune est une pathologie virale humaine causée par un flavivirus, le virus de la fièvre jaune et transmise par des vecteurs arthropodes. Les formes sévères, parfois mortelles, sont caractérisées par une atteinte systémique aigüe qui affecte le foie. Bien que la vaccination existe depuis près de 80 ans, des recensements réguliers d'épidémies sont encore faits. Les vaccins à base d'une souche vivante atténuée YF 17D présentent d'excellents taux de séroconversion et sont notamment caractérisés par une forte diminution de l'hépatotropisme. Néanmoins les mécanismes associés à la pathogénèse hépatique sont encore mal compris et pourraient être une aide aux développements vaccinaux contre d'autres flavivirus ou virus hépatiques. L'étude développée ici s'est inscrite dans la problématique de la représentativité des modèles cellulaires hépatiques utilisés. Afin de répondre aux pertes métaboliques et immunitaires reportées dans plusieurs modèles, nous nous sommes orientés vers des modèles organotypiques associant plusieurs populations cellulaires hépatiques et un microenvironnement caractéristique. Les modulations induites par les souches vaccinales ou sauvages du virus de la fièvre jaune ont été évaluées par une approche transcriptomique globale utilisant la technologie RNASeq et des méthodes d'analyse définies. Nos résultats montrent une plus forte permissivité des modèles cellulaires à la souche atténuée YF 17D par rapport à la souche sauvage YF Asibi. Cette observation est associée pour la souche atténuée à l'établissement précoce d'une réponse antivirale complète impliquant une détection rapide des formes réplicatives du virus, la mise en place des réponses aux IFNs de type I et de type III, la clairance virale et un contrôle des métabolismes cellulaires et hépatiques. De son côté la souche sauvage présente un délai important dans l'établissement de ces réponses amenant à de potentiels mécanismes alternatifs de la clairance virale et de dérégulations métaboliques. Ces données mettent en exergue les interactions étroites qui existent entre les systèmes immunitaires et métaboliques au niveau du foie. Nous suggérons que la forte réponse antivirale induite par la souche atténuée pourrait contribuer à la rupture de la tolérance hépatique et à l'efficacité in vivo de la souche vaccinale. En outre, la cinétique des réponses immunitaires, en combinaison avec la charge virale, peuvent déterminer l'équilibre entre la récupération et l'immunopathologie après l'infection par le virus sauvage

Yellow fever is a human disease caused by a flavivirus, the yellow fever virus, transmitted by arthropod vectors. Severe forms, sometimes fatal, are characterized by acute systemic disease that affects the liver. Despite an effective vaccine being available for nearly 80 years, epizootic circulation occurs and results in periodic outbreaks in endemic regions and among travelers. Vaccines based on a live attenuated strain YF 17D exhibit excellent seroconversion rate and are characterized by a strong decrease in hepatotropism. However the mechanisms involved in liver pathogenesis are poorly understood and could be helpful for future vaccine development against other flaviviruses or hepatitis viruses.There is a need to develop liver cellular model better reflecting the in vivo liver microenvironment. In this work, we used new 3D models combining several liver cell populations to evaluate immune and metabolic responses induced by yellow fever viruses. Modulations induced by both vaccine and wild-type strains were evaluated by a global transcriptomic approach using RNA-Seq technology and well-defined analysis methods. Our results show a greater permissivity of cellular models to YF 17D strain compared to the wild type YF Asibi. In addition, YF 17D infection leads to an early establishment of a complete antiviral response involving rapid detection of replicating forms of the virus, development of a strong type I and type III IFN responses, initiation of viral clearance and modulation of cellular and liver metabolism. Wild-type strain presents a significant delay in the establishment of these responses leading to potential alternative mechanisms for viral clearance and metabolic dysregulation. These data highlight the close interactions between the immune and metabolic systems in the liver.We suggest that the strong antiviral response induced by attenuated strain could contribute to the breakdown of liver tolerance and in vivo efficacy of the vaccine strain. In addition, the kinetics of immune responses, in combination with viral load, can determine the balance between the recovery and immunopathology after infection with wild type virus