Couplage Virologie/Microfluidique: Etude de la libération du VIH-1 et du virus de l'Hépatite E à l'échelle de la cellule unique

par Joelle Eid

Projet de thèse en Biologie Santé

Sous la direction de Marylène Mougel.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; 2015-....) , en partenariat avec IRIM - Institut de Recherche en Infectiologie de Montpellier (laboratoire) et de Métabolisme des ARN rétroviraux (equipe de recherche) depuis le 02-11-2018 .


  • Résumé

    L'équipe s'intéresse depuis plusieurs années à la biogénèse des rétrovirus, notamment l'assemblage et le bourgeonnement des virus à la surface de la cellule hôte. Mais l'étape ultime de libération des virions reste peu étudiée car elle ne peut être caractérisée par la seule microscopie. En conséquence, les données disponibles dans la littérature sur la libération des virions restent très approximatives car réalisées avec des populations de cellules dont les cinétiques de réplication virale sont très hétérogènes. Notre objectif est d'apporter à la virologie conventionnelle la puissance des stratégies de microfluidique ("viro-fluidique") pour étudier la dynamique du relargage des virus à l'échelle de la cellule unique. Ce projet technologiquement ambitieux est porté par un consortium interdisciplinaire, composé de plusieurs équipes montpelliéraines aux compétences complémentaires en microfluidique, nanotechnologies, rétrovirologie et microscopie de molécules uniques. Dans un premier temps, nous mettrons au point la virofluidique avec le système modèle du VIH-1, actuellement développé au laboratoire, puis nous étendrons notre étude au virus de l'hépatite E (VHE) qui, comme le VIH-1, représente une réelle menace de santé publique mondiale. Les mécanismes mis en jeu pour la libération de ces deux virus par les cellules infectées présentent de nombreuses zones d'ombre. La viro-fluidique consiste à faire de la culture cellulaire dans des micro-canaux (tubes à l'échelle du micron) sous un flux contrôlé. La microfluidique employée ici nous permettra d'individualiser chaque cellule infectée dans des circuits de micro-canaux et de mesurer la libération des virus en continu par chaque cellule individualisée. La viro-fluidique nous permettra d'étudier en temps réel la libération des virus de cellules individuelles et de déterminer la durée, la vitesse, la fréquence et la quantité des virus produits par la cellule. La microfluidique nous permettra de varier les paramètres physiques ou biochimiques afin de mieux comprendre les mécanismes de sortie des virus. A ce jour, toutes ces données ne sont pas connues car inaccessibles par l'utilisation d'approches conventionnelles. Les applications de la viro-fluidique sont nombreuses. Elle pourra être utilisée pour étudier ou découvrir des facteurs cellulaires ou viraux impliqués dans la libération des virus. De manière plus générale, les outils de viro-fluidique développés ici, aussi bien pour la capture cellulaire que pour la quantification des virus en flux, seront transposables à d'autres pathogènes.

  • Titre traduit

    "Coupling Virology/Microfluidics: The study of HIV-1 and Hepatitis E virus release at the single cell scale"


  • Résumé

    The team has been interested for many years in the biogenesis of retroviruses, including the assembly and budding of viruses at the membrane of the host cell. But the ultimate step of virion release remains poorly studied because it can not be characterized by microscopy alone. Consequently, the data available in the literature on virus release remain very approximate because they are carried out with cell populations whose viral replication kinetics are very heterogeneous. Our objective is to bring to conventional virology the power of microfluidic strategies ("viro-fluidic") to study the dynamics of the release of viruses at the single cell scale. This ambitious project is supported by an interdisciplinary consortium composed of several teams with complementary skills in microfluidics, nanotechnologies, Retrovirology and microscopy of unique molecules. As a first step, we will develop virofluidics with the HIV-1 model system, which is currently being developed in the laboratory, and then extend our study to the hepatitis E virus (HEV), which, like HIV-1, represents a real threat of global public health. The mechanisms involved in the release of these two viruses by the infected cells remain poorly known. Viro-fluidic involves cell culture in micro-channels under a controlled flow. The microfluidic chips used here will allow us to individualize each infected cell in microchannel circuits and measure in real time the release of viruses produced by individualized cell. Viro-fluidic will allow us to determine the duration, speed, frequency and quantity of viruses produced by single cell. Microfluidic will allow us to vary the physical or biochemical parameters in order to better understand the mechanisms of virus release. To date, all these data are not known because inaccessible by conventional approaches. The applications of viro-fluidics are numerous. It can be used to study or discover cellular or viral factors involved in the mechanism of virus release. More generally, the viro-fluidic tools developed here, both for cell capture and for virus quantification in flow, will be transposable to other pathogens.