Infections virales respiratoires et tissus adipeux blancs : Exemple de la grippe et de la COVID-19

Viral respiratory infections and white adipose tissues : The cases of influenza and COVID-19

• Auteur / Autrice : Johanna Barthelemy
• Direction : Isabelle Wolowczuk
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie
• Date : Soutenance le 22/02/2022
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École graduée Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d'Infection et d’Immunité de Lille
• Jury : Président / Présidente : Steve Lancel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christine Bourgeois, Olivier Pluquet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fabienne Foufelle, Nicolas Meunier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles animaux de maladie humaine

Thermogenèse

Stress du réticulum endoplasmique

Tissu adipeux blanc

Virus du SRAS

Infections à coronavirus

physiopathologie

Grippe humaine

Expérimentation animale

Modèles animaux

Thermogenèse

Réticulum endoplasmique

Tissu adipeux

SARS-CoV-2 (virus)

Covid-19

Influenzavirus

Physiopathologie

Grippe

Mots clés libres

Tissu adipeux

Virus influenza

Brunissement du tissu adipeux blanc

Stress du réticulum endoplasmique

SARS-CoV-2

Adipose tissue

Influenza virus

White adipose tissue browning

Endoplasmic reticulum stress

SARS-CoV-2

Résumé

Les infections virales respiratoires demeurent un enjeu majeur de santé publique dans le monde entier. C’est notamment le cas de la grippe, causée par les virus influenza, et de la COVID-19, une maladie infectieuse émergente due au virus SARS-CoV-2. De manière notable, les populations les plus à risque de développer des formes sévères de grippe ou de COVID-19, sont les individus obèses et les personnes âgées. Bien que l’obésité et le vieillissement soient associées à des altérations fonctionnelles majeures du tissu adipeux blanc, la participation de ce dernier dans la physiopathologie de la grippe ou de la COVID-19 reste très peu étudiée. Le projet de thèse s’inscrit dans cette thématique générale.Les travaux récents de notre équipe ont montré, chez la souris, que l’infection par le virus influenza entraine une reprogrammation métabolique des dépôts sous-cutanés de tissu adipeux blanc, notamment caractérisée par le brunissement du tissu : un phénomène qui correspond à l’émergence d’adipocytes beiges présentant une activité thermogénique accrue. Lors de ma thèse, par des approches expérimentales in vivo, in vitro, ex vivo et in silico complémentaires, nous avons montré que la réponse au stress du réticulum endoplasmique induit par l’infection par le virus de la grippe, et plus spécifiquement la voie signalétique PERK, est impliquée dans le brunissement du tissu adipeux blanc. Outre identifier un nouveau mécanisme moléculaire de régulation de la thermogenèse, nos travaux précisent un peu plus la place du tissu adipeux blanc dans l’infection grippale.En parallèle, nous avons étudié l’impact de l’infection par le virus SARS-CoV-2 sur les tissus adipeux blancs de hamsters jeunes adultes ou âgés - un modèle préclinique de COVID-19 récemment mis en place dans notre équipe. Nos résultats montrent que l’infection est plus sévère, en termes de morbi-mortalité, chez les animaux âgés que chez les jeunes adultes. L’analyse histomorphométrique des tissus adipeux blancs sous-cutanés et viscéraux a permis de montrer que l’infection par SARS-CoV-2 est associée à une diminution de la taille des adipocytes dans ces deux dépôts ; effet qui persiste uniquement chez les animaux âgés. De manière très intéressante, l’analyse histologique des tissus révèle la présence de nombreuses et larges zones de nécrose adipocytaire (ressemblant aux crown-like structures décrites dans les tissus adipeux blancs en contexte d’obésité) uniquement dans les dépôts sous-cutanés de tissu adipeux des animaux âgés, y compris à distance de l’infection. En cela, notre étude confirme et renforce les plus récentes données de la littérature qui décrivent un rôle majeur du tissu adipeux blanc dans la physiopathologie de la COVID-19.

Respiratory viral infections remain a major public health issue, worldwide. This is particularly the case with flu, caused by influenza viruses, and COVID-19, an emerging infectious disease caused by the SARS-CoV-2 virus. Importantly, the populations most at risk of developing severe forms of flu or COVID-19 are obese individuals and the elderly. Although obesity and aging are both associated with major functional alterations of the white adipose tissue, the latter's involvement in the pathophysiology of influenza or COVID-19 remains poorly studied. The thesis project falls within this general theme.Recent work by our team has shown, in mice, that infection with the influenza virus causes metabolic reprogramming of the subcutaneous fat depots, mainly characterized by the browning of the tissue: a phenomenon which corresponds to the emergence of beige adipocytes with increased thermogenic activity. During my PhD, using complementary experimental in vivo, in vitro, ex vivo and in silico approaches, we showed that the response to influenza-infection-induced endoplasmic reticulum stress, and more specifically the PERK signaling pathway, is involved in white adipose tissue browning. Besides identifying a novel molecular mechanism that regulates thermogenesis, our work further specifies the role of the white adipose tissue in influenza infection.In parallel, we studied the impact of infection with the SARS-CoV-2 virus on the white adipose tissues of young adult and old hamsters - a preclinical model of COVID-19 recently implemented in our team. Our results showed that the infection is more severe - in terms of morbidity and mortality - in older animals than in young adults. Histomorphometric analysis of subcutaneous and visceral white adipose tissues showed that infection with SARS-CoV-2 is associated with a decrease in the size of adipocytes in these two depots; an effect that persists only in the older animals. Remarkably, the histological analysis of the tissues reveals the presence of numerous and large areas of adipocyte necrosis (resembling the “crown-like structures” that can be observed in white adipose tissues in the context of obesity) only in the subcutaneous fat depots of the older animals, even at distance from infection. As such, our study confirms and strengthens the most recent data in the literature, which describes a major role of the white adipose tissue in the pathophysiology of COVID-19.