Pathogenèse de l'infection par le virus Zika et le virus de l'hépatite E à l'interface mère-foetus
Institution:
Toulouse 3Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The fetal placenta is an autonomous and transient organ that links the fetus to its mother. It ensures the exchange of nutrients, lipids and oxygen that are mandatory to fetal development. The placenta is anchored to the uterine mucosa, called decidua basalis, and connected to the fetus through the umbilical cord. The invasion of extravillous trophoblasts from the tip of the placental chorionic villi into the maternal decidua and the remodeling of the maternal spiral artery are critical steps for the development of the conceptus and the establishment of the maternal-fetal interface. Despite the fact that the placenta provides a robust protection, some pathogens that infect the mother can overcome its barrier function and access the fetal compartment. For instance, many members of the TORCH pathogens (Toxoplasma gondii, Others, Rubella virus, Cytomegalovirus and Herpes simplex virus) can induce congenital infections. Similarly, the emerging congenital Zika virus (ZIKV) and Hepatitis E virus (HEV) infections have been clearly associated with high mortality and morbidity during pregnancy. Within this context, the objective of my PhD studies is to go further in the understanding of the pathogenesis of ZIKV and HEV infections at the maternal-fetal interface. To provide some insights into the ZIKV–induced pathogenesis on this cardinal structure of maternal-fetal interface, we investigated the impact of ZIKV on the first-trimester placental metabolism. We demonstrated that the ZIKV perturbs the placental lipids homeostasis to promote the lipid droplet formation and intracellular membrane rearrangements, providing an optimal environment for viral replication. The placental metabolic reprogramming by ZIKV was clearly associated with a dysfunction of the mitochondria network. In addition, ZIKV infection altered the microenvironment balance to regulate the inflammatory response which could further impair the barrier function of the placenta. Collectively, my work suggests that ZIKV infection interferes with the host lipid metabolism to support the development of pregnancy disorders. In the second part of my PhD, I contributed to the identification of the HEV pathogenesis at the maternal-fetal interface. By comparing two HEV genotypes, HEV-1 and HEV-3, we demonstrated that the highly pathogenic HEV-1 is linked with high viral replication, alteration of the local secretome and induction of severe injuries to the maternal decidua and fetal placenta. In order to further understand the role of maternal immune activation in HEV pathogenesis, we constructed lentivectors to stably express ORF2 and ORF3 proteins from HEV-1 and HEV-3 in different cell line models. The localization of viral proteins was fully characterized in Hela and HepG2 cells. Natural Killer (NK) cell response was studied using co-cultures with transduced cells. Our preliminary experiments show that NK cells are activated and can engage immunological synapse with target cells expressing both ORF2 and ORF3 proteins of HEV-3. These valuable tools will be further exploit in ongoing studies to address the role maternal immune response, decidual NK cells, in HEV pathogenesis. In conclusion, my thesis work provides important insights into the mechanisms of ZIKV and HEV-1 pathogenesis during pregnancy and presents a new experimental model that can be used to study congenital infections and test novel therapeutic strategies directed toward supporting human pregnancy.
Abstract FR:
Le placenta fœtal est un organe autonome et transitoire qui relie le fœtus à sa mère. Il assure l'échange des nutriments, des lipides et de l'oxygène, indispensables au développement du fœtus. Le placenta est ancré à la muqueuse de la paroi utérine, appelé decidua basalis, et relié au fœtus par le cordon ombilical. L’invasion des trophoblastes extravilleux depuis la pointe des villosités choriales placentaires jusqu’à la decidua maternelle et le remodelage des artères spiralées maternelles sont des étapes cruciales pour la mise en place et le développement de l’interface mère-fœtus. Malgré le fait que le placenta assure une protection robuste, certains agents pathogènes qui infectent la mère peuvent surmonter sa fonction de barrière et accéder au compartiment fœtal. Par exemple, de nombreux membres des agents pathogènes TORCH (Toxoplasma gondii, Others, Rubella virus, Cytomegalovirus et Herpes simplex virus) peuvent être à l'origine d'infections congénitales. De même, l’émergence d’une infection congénitale par le virus Zika (ZIKV) et le virus de l’hépatite E (VHE) a été clairement associée à une mortalité et une morbidité élevées pendant la grossesse. Dans ce contexte, l'objectif de mes études doctorales a été de comprendre la pathogenèse de l'infection par le ZIKV et le VHE à l'interface mère-fœtus. Afin de mieux comprendre la pathogenèse induite par le ZIKV sur cette structure cardinale de l'interface mère-fœtus, nous avons étudié l'impact du ZIKV sur le métabolisme placentaire au premier trimestre. Nous avons démontré que le ZIKV perturbe l'homéostasie des lipides placentaires afin de favoriser la formation de gouttelettes lipidiques et d’induire des réarrangements de la membrane intracellulaire, offrant ainsi un environnement optimal pour la réplication virale. La reprogrammation métabolique placentaire par ZIKV est clairement associée à un dysfonctionnement du réseau de mitochondries. En outre, l'infection par le ZIKV modifie l'équilibre du microenvironnement afin de réguler la réponse inflammatoire, ce qui pourrait nuire davantage à la fonction de barrière du placenta. Dans l’ensemble, cette première partie de mon travail de thèse suggère que l’infection par le ZIKV interfère avec le métabolisme des lipides de l’hôte et entraîne des troubles de la grossesse. Dans la seconde partie de ma thèse, j'ai contribué à l'identification de la pathogenèse du VHE à l'interface mère-fœtus. En comparant les génotypes 1 et 3 du VHE (VHE-1 et VHE-3), nous avons démontré que le virus hautement pathogène VHE-1 est associé à une forte réplication virale, à une altération du sécrétome local et à des lésions graves de la decidua maternelle et du placenta fœtal. Afin de mieux comprendre le rôle de l'activation immunitaire maternelle dans la pathogenèse du VHE, nous avons construit des lentivecteurs pour exprimer de façon stable les protéines ORF2 et ORF3 de HEV-1 et HEV-3 dans différents modèles cellulaires. La distribution des protéines virales a été bien caractérisée dans les cellules Hela et HepG2. L'activation des cellules Natural Killer (NK) a été étudiée dans un système de co-cultures avec les cellules Hela transduites. Des expériences préliminaires ont démontré que les cellules NK activées engagent une synapse immunologique avec des cellules cibles qui expriment à la fois les protéines ORF2 et ORF3 de HEV-3. Ces outils seront utilisés pour étudier la réponse immunitaire maternelle, en particulier sur le rôle des cellules NK déciduales dans la pathogenèse des VHE. En conclusion, mon travail de thèse fournit des informations importantes sur les mécanismes de la pathogenèse du ZIKV et du VHE-1 pendant la grossesse et présente un nouveau modèle expérimental pour étudier les infections congénitales et tester de nouvelles stratégies thérapeutiques visant à soutenir la grossesse humaine.