Thèse soutenue

Mise en place d'une approche de métagénomique pour la surveillance des infections respiratoires virales
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Auteur / Autrice : Antonin Bal
Direction : Florence Morfin-SherpaKaren Brengel-PesceLaurence Josset
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Virologie
Date : Soutenance le 20/09/2022
Etablissement(s) : Lyon 1
Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre International de Recherche en Infectiologie (Lyon ; 2013-....)
Jury : Président / Présidente : Philippe Laurent Reix
Examinateurs / Examinatrices : Florence Morfin-Sherpa, Laurence Josset, Nicolas Lévêque, Cécile Henquell, Antoine Nougairede
Rapporteurs / Rapporteuses : Nicolas Lévêque, Cécile Henquell

Résumé

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Les infections respiratoires virales sont responsables d’une morbidité et mortalité importantes. Des traitements et des vaccins sont disponibles pour lutter contre certaines infections, mais la diversité génétique importante des virus impliqués peut être associée à des échecs thérapeutiques ou à une baisse de l’efficacité vaccinale. Les méthodes de détection actuelles des virus respiratoires sont représentées principalement par des méthodes de PCR ciblant des virus connus qui ne sont donc pas adaptées à la détection des virus rares ou émergents. En outre, la surveillance génomique des virus respiratoires a longtemps été basée sur des méthodes de séquençage ciblant une région génomique particulière d’un virus donné, conduisant à une perte d’information génétique importante, ce qui peut impacter notamment la classification phylogénétique des virus respiratoires. La métagénomique correspond à la détection simultanée de génomes viraux, bactériens, fongiques ou parasitaires contenus dans un prélèvement par séquençage haut-débit (NGS pour Next Generation Sequencing). Ces méthodes permettent un séquençage sans a priori, applicable pour la caractérisation du génome complet de tous les virus respiratoires incluant les virus rares, émergents ou divergents. Les objectifs de ce travail ont été d’évaluer une méthode de métagénomique sur un panel de virus respiratoires connus, d’appliquer cette méthode pour la caractérisation génétique de la famille des Anelloviridae dans un contexte d’infection respiratoire avec ou sans étiologie et, d’appliquer cette méthode pour la caractérisation de virus émergents (Enterovirus-D68, SARS-CoV-2). Le protocole de métagénomique évalué comprend un système de contrôle qualité qui a permis de valider 34/37 des prélèvements sélectionnés pour l’évaluation. Pour les prélèvements validés, le génotype de l’ensemble des virus respiratoires a pu être déterminé avec une couverture du génome viral médiane d’environ 70 %. Les pourcentages de couverture les plus élevés étaient retrouvés pour les plus fortes charges virales et pour les virus ARN. Après cette phase d’évaluation, nous avons mis en évidence une forte prévalence du genre betatorquevirus, principalement l’espèce TTMV-10, dans les prélèvements respiratoires d’enfants présentant une infection respiratoire, notamment en cas d’absence d’étiologie. Dans une troisième partie du travail, la méthode de métagénomique évaluée a permis de déterminer les premières séquences complètes européennes de l'entérovirus D68 clade D1 qui représentait la majorité des virus séquencés en 2018 alors qu’il n’avait été détecté que ponctuellement auparavant. Enfin nous avons utilisé cette méthode pour réaliser le séquençage du génome complet du SARS-CoV-2 lors du premier cluster français de COVID-19 en février 2020. La métagénomique a ensuite été mise en place en routine dans notre laboratoire pour la surveillance du SARS-CoV-2 jusqu'à octobre 2020. Dans le but d’augmenter le débit de séquençage et les capacités de surveillance du SARS-CoV-2, nous avons ensuite mis en place un protocole de séquençage ciblé qui présentait une meilleure sensibilité que la métagénomique. En conclusion, nous avons, au cours de ce travail, évalué et utilisé un protocole de métagénomique pour la surveillance des infections respiratoires virales. Cette méthode peut être utilisée en première ligne pour la détection et la surveillance d’un virus émergent ou rare, lorsque des méthodes ciblées ne sont pas disponibles ou peu efficaces. En deuxième ligne, la métagénomique a sa place pour l’investigation des infections non documentées après échec des méthodes diagnostiques conventionnelles. Ce protocole, universel, peut être immédiatement opérationnel pour caractériser de futurs virus émergents sans mise au point technique complémentaire significative et sur différents types de prélèvements.