Atteintes du système musculo-squelettique par deux arbovirus émergents : cas des virus zika et du chikungunya

par Vincent Legros

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé. Virologie

Sous la direction de Pierre-Emmanuel Ceccaldi et de Valérie Choumet.


  • Résumé

    En vue de contribuer à une meilleure compréhension des atteintes du système musculo-squelettique consécutives à une infection par un arthropod-borne-virus (arbovirus), deux arbovirus ont été étudiés : le virus du chikungunya (CHIKV) et le virus Zika (ZIKV), respectivement de la famille des Togaviridae et des Flaviviridae. Cette étude a été réalisée selon deux axes. Le premier s’intéresse aux atteintes articulaires consécutives à l’infection par le CHIKV. Nous avons mis au point un modèle d’imagerie in vivo reposant sur l’utilisation d’un virus recombinant exprimant la NanoLuciférase. Dans ce modèle, nous démontrons une persistance du signal bioluminescent dans les articulations 34 jours après infection. Par isolement des cartilages articulaires et des cellules constitutives, nous avons pu démontrer que les chondrocytes des cartilages métatarso-phalangiens sont infectés par le CHIKV de manière persistante, suggérant un rôle de réservoir de ces cellules. Les conséquences de l’infection au niveau cellulaire ont ensuite été étudiées in vitro. En utilisant des chondrocytes primaires humains, nous avons confirmé ces observations. De plus, les chondrocytes infectés produisent de nombreuses cytokines, induisant une stimulation du catabolisme du cartilage avec en particulier la synthèse de métalloprotéinases de matrice 3 et 9. De plus, l’infection par le CHIKV provoque la mort des cellules par apoptose, comme démontré par marquage TUNEL et par mesure de l’activité des caspases. Nous avons ensuite étudié les atteintes musculaires et le tropisme cellulaire du ZIKV. Dans un modèle murin, nous avons confirmé la présence de lésions musculaires, et l’utilisation de cellules musculaires primaires humaines a montré la sensibilité des myoblastes à l’infection, les myotubes étant résistants, suggérant un tropisme du ZIKV dépendant de la différenciation cellulaire. Trois souches virales ont été testées, sans relever de différences significatives en termes de cinétique d’infection, de nombre de cellules infectées et de production virale. L’infection des myoblastes entraîne la mort de ces cellules par un mécanisme caspase-indépendant. Des observations en microscopie électronique ont mis en évidence une vacuolisation du cytoplasme suite à l’infection, caractéristique d’une mort cellulaire par paraptose. Une analyse protéomique a démontré que l’infection des myoblastes par une souche asiatique conduit à une modification du protéome s’accentuant entre 24 heures et 48 heures post-infection, avec 225 protéines modulées 24 heures après infection contre 473 après 48 heures, indiquant une activation des voies de synthèse Interferon de type I et l’inhibition des capacités de synthèse des protéines. Ces résultats permettent une meilleure compréhension des atteintes du système-musculo-squelettique par les arbovirus

  • Titre traduit

    Musculoskeletal damages caused by two emerging arboviruses : example of zika and chikungunya viruses


  • Résumé

    Musculoskeletal lesions caused by arthropod-borne-viruses (arboviruses) are invalidating for patients and remain poorly understood. In this study, we investigated the development of these manifestations after infection with two arboviruses: chikungunya virus (CHIKV) from the Togaviridae family, and Zika virus (ZIKV) from the Flaviviridae family. The first part of the study focused on arthritis following CHIKV infection. For this purpose, we developed a reporter virus expressing NanoLuciferase and performed experimental infections in a murine model. In vivo, a strong bioluminescent signal indicated viral replication and we observed persistence of the signal in the joints up to 34 days post-infection. By isolating primary murine cells from cartilage, we demonstrated the susceptibility of chondrocytes to CHIKV infection suggesting a role of reservoir of these cells. Furthermore, we investigated the consequences of the infection using in vitro models. We showed that primary human chondrocytes are also susceptible to CHIKV infection, which leads to the production of several cytokines involved in cartilage catabolism and induces apoptosis. In the second part of the study, we studied ZIKV muscular tropism and the associated lesions. Firstly, we confirmed the development of muscular lesions in a mouse model of ZIKA. Then, using human primary muscle cells we observed the infection of myoblasts but not myotubes, suggesting a differentiation-dependent tropism. We compared three viral strains and observed no significant difference in terms of replication, number of infected cells and viral production. Myoblasts infection induced a caspase-independent cells death mechanism and electronic microscope observations revealed intense vacuolization of cytoplasm, suggesting a paraptosis-like cell death. Proteomic analysis revealed that the Asian ZIKV strain modulated protein expression of infected cells with an increased effect after 48 hours. ZIKV-infection induced an important upregulation of biological processes associated with type I interferon and an inhibition of protein synthesis in the infected cells. These results provide valuable information about the mechanisms involved in the development of musculoskeletal lesions during arboviroses


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