Gammacoronavirus aviaires : dynamique évolutive des populations virales au cours d’infections expérimentales chez les poulets et les dindes

Avian Gammacoronaviruses : evolutionary dynamics of viral populations during experimental infections in chickens and turkeys

• Auteur / Autrice : Alexandre Flageul
• Direction : Béatrice Grasland, Paul Brown
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie, virologie, parasitologie
• Date : Soutenance le 17/12/2020
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Écologie Géosciences Agronomie Alimentation (Rennes ; 2016-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail (Ploufragan)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Séquençage à haut débit

Évolution (biologie)

Infections à coronaviridés

Oiseaux -- Maladies infectieuses

Coronaviridés

Mots clés libres

Gammacoronavirus aviaires

Evolution

Séquençage Haut Débit

Avian Gammacoronaviruses

Evolution

Next Generation Sequencing

Résumé

Les deux principaux Gammacoronavirus aviaires, sont le virus de la bronchite infectieuse (IBV) du poulet et le coronavirus de la dinde (TCoV), deux virus génétiquement très proches, à l’exception de leur gène S. Malgré leur ressemblance, la diversité génétique au sein des deux virus est très différente. L’IBV présente une grande diversité génétique qui a été supposée comme étant le résultat d’une vaccination intensive des élevages de poulets qui aurait forcé l’évolution de l’IBV. En contraste, très peu de souches de TCoV ont été détectées et aucun vaccin n’est disponible. L’objectif de ce projet de thèse était donc d’analyser au cours de plusieurs passages ces deux virus dans leurs hôtes en analysant les variants génétiques présents au sein des différentes populations virales avec ou sans pression de sélection pour l’IBV et ce par séquençage haut débit. Pour cela, le développement d’un outil permettant la détection de variants génétiques viraux a été réalisé. Par ailleurs, des méthodes ont été développées afin d’enrichir les échantillons en ARN viral dans le but de mieux les séquencer. L’analyse des populations virales au cours des différents passages a permis de constater des changements rapides de séquence consensus. Pour IBV, une évolution différente du virus a été observée en fonction du statut immunitaire des sujets, avec une sélection de sept variants chez les sujets non vaccinés, contre un chez les sujets vaccinés. Pour TCoV, trois séries de dix passages ont été réalisées au cours desquels cinq changements de séquence consensus ont été observés dès le premier passage et se sont maintenus au cours des passages 5 et 10. Ces changements ont été retrouvés dans les différentes répliques expérimentales, indiquant donc que ces sélections ne sont pas aléatoires. En conclusion ces travaux montrent que l’évolution des Gammacoronavirus aviaires est rapide, dès le premier passage, chez leur hôte naturel.

The infectious bronchitis virus (IBV) and the turkey coronavirus (TCoV), are the two major avian Gammacoronaviruses. Both are genetically related except for their S gene. Despite their similarity, the genetic diversity within the two viruses is different. IBV exhibits a huge genetic diversity which has been suggested to be the result of a massive vaccination of chicken flocks that would have forced the evolution of IBV. In contrast, very few TCoV strains have been detected and no vaccination of turkeys was performed because no vaccine is available. The objective of this thesis project was to analyze the evolution of these two avian coronaviruses in their hosts during several passages by analysing the genetic variants present in the viral population using NGS with or without selection pressure for IBV.To this purpose, a bioinformatic pipeline that allows the detection of variants has been developed. Also, methods have been developed to improve viral RNA sequencing. The analysis of the viral populations during the different passages revealed rapid changes in consensus sequence of IBV and TCoV. For IBV, viral evolution was different depending on the immune status of the subjects, with a selection of seven variants in the unvaccinated subjects, against one in the vaccinated subjects. For TCoV, three series of ten passages were performed in which five modifications of consensus sequence were detected as soon as the first passage and were retrieved during passages 5 and 10. The changes were found in the different experimental replicates, indicating that these selections are not random. In conclusion, this work shows that the evolution of avian Gammacoronaviruses is rapid as soon as the first passage, in their natural host.