Bases génétiques de la résistance aux rhabdovirus et réponse cellulaire chez la truite arc-en-ciel

283 Pages·2017·9.45 MB·French

by  Eloi Verrier

Bases génétiques de la résistance aux rhabdovirus et
réponse cellulaire chez la truite arc-en-ciel: importance
des mécanismes de défense innés
Eloi Verrier
To cite this version:
Eloi Verrier. Bases génétiques de la résistance aux rhabdovirus et réponse cellulaire chez la truite
arc-en-ciel: importance des mécanismes de défense innés. Sciences agricoles. AgroParisTech, 2013.
Français. ￿NNT: 2013AGPT0001￿. ￿pastel-00914894￿
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Doctorat P arisTech

T H È S E

pour obtenir le grade de docteur délivré par

L’Institut des Scien ces et Industries
du Vivant et de l’Environnement

(AgroPari sTech)

Spécialité : Sciences de la vie et de la santé

présentée et soutenue publiquement par

Eloi VERRIER

le 9 janvier 2013

Bases génétiques de la résistance aux rhabdovirus et réponse cellulaire

chez la truite arc-en-ciel : importance des mécanismes de défense innés

Co-directrice de thèse : Edwige QUILLET
Co-directeur de thèse : Pierre BOUDINOT

Jury

Mme Syl vie QUINIOU, Senior scientist, USDA Rapporteur
M. Denis GERLIER, Directeur de recherche, CNRS Rapporteur

Mme Carole MORENO-ROMIEUX, Chargée de recherche, INRA Examinateur

M. Thomas HEAMS, Maître de conférences, AgroParisTech Examinateur

M. Jean JAUBERT, Senior scientist, Institut Pasteur Examinateur

Mme Edwige QUILLET, Directeur de recherche, INRA Examinateur

M. Pierre BOUDINOT, Directeur de recherche, INRA Examinateur

1

AgroParisTech
Sommaire

Remerciements ....................................................................................................................................... 5
Liste des abréviations .............................................................................................................................. 6
Introduction ...................................................................................................................................... 7
Chapitre 1.......................................................................................................................................... 10
Etudes des bases génétiques de la résistance aux virus. .............................................. 10
1) Méthodes d’étude des bases génétiques de la résistance aux maladies. ................................ 12
2) Bases génétiques de la résistance aux virus chez l’Homme et la souris ................................... 19
3) Bases génétiques de la résistance aux virus chez les animaux de ferme. ................................. 23
4) Bases génétiques de la résistance aux viroses chez les poissons téléostéens. ......................... 28
Chapitre 2. ........................................................................................................................................ 33
Mécanismes de la réponse aux virus chez les mammifères et les poissons : un
système conservé au cours de l‘évolution des Vertébrés. ........................................... 33
1) La réponse antivirale non spécifique chez les mammifères...................................................... 35
2) Immunité adaptative et réponse antivirale chez les mammifères ............................................ 44
3) Les réponses immunitaires dirigées contre les virus chez les poissons .................................... 48
Chapitre 3. ........................................................................................................................................ 61
Les Rhabdovirus de la truite arc en ciel : un bon modèle hôte/pathogène pour
l’étude de la réponse antivirale. .............................................................................................. 61
1) La truite arc-en-ciel : un salmonidé modèle .............................................................................. 63
2) Les virus de la SHV et de la NHI : deux Novirhabdovirus .......................................................... 68
3) Réponse de la truite arc-en-ciel aux infections à rhabdovirus .................................................. 73
Objectifs de l’étude ............................................................................................................................... 78
Résultats ........................................................................................................................................... 79
Chapitre 4. ........................................................................................................................................ 80
Identification d’un QTL majeur de résistance au VSHV chez la truite arc-en-ciel.
............................................................................................................................................................... 80
Objectifs ............................................................................................................................................ 81
Introduction ....................................................................................................................................... 83
Material and methods ....................................................................................................................... 84
Results ............................................................................................................................................... 91
2
Discussion .......................................................................................................................................... 99
References ....................................................................................................................................... 103
Acknowledgements ......................................................................................................................... 109
Abstract ........................................................................................................................................... 109
Chapitre 5........................................................................................................................................ 111
Caractérisation du QTL de résistance au VSHV à l’aide de lignées isogéniques de
truite arc-en-ciel. ......................................................................................................................... 111
Introduction ..................................................................................................................................... 112
Matériel et méthodes ...................................................................................................................... 114
Résultats .......................................................................................................................................... 117
Discussion et conclusions ................................................................................................................ 129
Eléments complémentaires ............................................................................................................. 132
Chapitre 6. ...................................................................................................................................... 135
Développement d’un modèle cellulaire pour l’étude des mécanismes
moléculaires de résistance au VSHV. .................................................................................. 135
Objectifs .......................................................................................................................................... 136
Introduction ..................................................................................................................................... 138
Material and methods ..................................................................................................................... 141
Results ............................................................................................................................................. 146
Discussion ........................................................................................................................................ 158
Acknowledgements ......................................................................................................................... 161
References ....................................................................................................................................... 161
Abstract ........................................................................................................................................... 166
Chapitre 7. ...................................................................................................................................... 167
Caractérisation de la réponse interféron dans les lignées in vitro à l’aide
d’inducteurs de senseurs cellulaires. .................................................................................. 167
Introduction ..................................................................................................................................... 168
Matériel et méthodes ...................................................................................................................... 170
Résultats .......................................................................................................................................... 172
Discussion et conclusions ................................................................................................................ 179
Chapitre 8. ...................................................................................................................................... 182
Analyse comparée entre résistance au VSHV et au VNHI chez la truite arc-en-
ciel. ..................................................................................................................................................... 182
3
Objectifs .......................................................................................................................................... 183
Introduction ..................................................................................................................................... 185
Material and methods ..................................................................................................................... 187
Results ............................................................................................................................................. 190
Acknowledgement ........................................................................................................................... 202
References ....................................................................................................................................... 202
Abstract ........................................................................................................................................... 207
Eléments complémentaires ............................................................................................................. 208
Discussion générale ................................................................................................................... 211
Rappel des principaux résultats ...................................................................................................... 212
Caractérisation du QTL SHV ............................................................................................................. 214
L’apport du modèle in vitro à la compréhension des mécanismes de résistance .......................... 217
Faire le lien entre études positionnelles et analyses fonctionnelles .............................................. 220
Perspectives..................................................................................................................................... 222
Conclusions ...................................................................................................................................... 227
Annexes ............................................................................................................................................... 229
Annexe 1 : Figures & Tables complémentaires ............................................................................... 230
Annexe 2 : Revue ............................................................................................................................. 243
Early antiviral response and virus-induced genes in fish ................................................................ 243
Références ........................................................................................................................................... 255
Formations suivies au cours de la thèse.............................................................................................. 278
Valorisation ......................................................................................................................................... 278
Encadrement ....................................................................................................................................... 280
Résumé ................................................................................................................................................ 281

4
Remerciements

Je souhaite tout d’abord remercier les départements Génétique Animale et Santé Animale
(par l’intermédiaire de Denis Milan et Thierry Pineau) de l’INRA pour avoir permis à ce projet d’exister.
J’adresse bien entendu mes plus sincères remerciements à Edwige Quillet et Pierre Boudinot,
mes co-directeurs de thèse. Je n’aurais pu imaginer meilleurs encadrants pour ces trois années. Votre
enthousiasme et votre patience, vos conseils et l’autonomie que vous m’avez accordée sont la base du
succès de ces trois années. Au-delà de la science, J’ai beaucoup apprécié la qualité de nos échanges.
Vous m’avez transmis votre passion de ce métier (sans m’en cacher les écueils !) et donné envie de
poursuivre dans cette direction, ce qui est certainement le plus beau gage de réussite.
J’ai une pensée particulière pour tous ceux qui m’ont aidé au quotidien dans mon travail,
Céline Corbel Ciobotaru, Caroline Hervet, Christelle Langevin, Corine Torhy, Nicolas Dechamp et Armel
Houel ainsi que les stagiaires que j’ai pus encadrer dans le cadre de cette thèse, Aude Ehanno,
Eugénie Juranville et Mathieu Besson. Votre aide (très) précieuse dans des situations qui semblaient
parfois désespérées est pour beaucoup dans la réussite de ce projet.
Je n’oublie évidemment aucun des membres des deux équipes GenAqua et IIP : Martine
Adriamanga, Aurélie Charlet, Mathilde Dupont-Nivet, Mekki Boussaha, Bernard Chevassus-au-Louis,
René Guyomard, Marc Vandeputte, Brigitte Kerouault, Aurélie Lunazzi, Paul Barbier, Abdnenour
Benmansour, Jean-François Bernardet, Eric Duchaud, Luc Jouneau et Christian Michel. Au-delà de
l’apport scientifique, votre bonne humeur a contribué au bon déroulement de ces trois années.
Parmi ces membres, un remerciement très spécial à Francine Krieg, qui dut supporter ma
colocation et mon covoiturage... Et à Carine Genêt pour toutes ses infos sur le génome !
Cette thèse est également le fruit de collaborations multiples et toutes enrichissantes. Je
souhaite à ce titre remercier Diane Esquerré et Nathalie Marsaud (de PlaGe), Vincent Ducrocq et
Pierre de Kinkelin pour leur aide et leurs conseils, Sirje Rüütel pour son accueil à Tallinn, Jean-Pierre
Levraud et Laurent Schibler (membres du comité de thèse) ainsi que tous les membres des équipes des
installations expérimentales de la PEIMA et de l’IERP. Je remercie enfin chaleureusement l’école
doctorale ABIES pour m’avoir soutenu dans mes différents projets.
Cette page aurait pu être l’occasion de remercier ma famille, mais l’auteur déclare qu’il existe
un conflit d’intérêt.
5
Liste des abréviations

ADN : acide désoxyribonucléique
Ag : antigène
ARN : acide ribonucléique
BAC : bacterial artificial chromosome
BC : back-cross
BES : BAC end sequence
cM : centimorgan
CMH : complexe majeur d’histocompatibilité
EPC : epithelioma papulosum cyprini
EST : expressed sequenced tag
FAO : Food and Agriculture Organization
FMDV : foot-and-mouth disease virus
GL : groupe de liaison
HSE : herpes simplex encephalitis
HSV : herpes simplex virus
IFN : interféron
Ig : immunoglobuline
IL : interleukine
IRF : interferon regulatory factor
ISAV : infectious salmon anemia virus
ISG : interferon stimulated gene
KHV : koi herpesvirus
LPS : lipopolysaccharide
LRR : leucin-rich repeat
MDV : Marek disease virus
MLV : murine leukemia virus
PCR : polymerase chain reaction
PKR : protéine kinase R
PKZ : protéine kinase Z
QTL : quantitative trait locus
RLR : rig-like receptor
SAM : sélection assistée par marqueur
SNP : single nucleotid polymorphism
TLR : Toll-like receptor
TRIM : tripartite motif
TTD : time to death
VIH : virus de l’immunodéficience humaine
vig : VHSV-induced gene
VMPS : virus de la maladie pancréatique du saumon
VNHI : virus de la nécrose hématopoïétique infectieuse
VNPI : virus de la nécrose pancréatique infectieuse
VREFT : replication in excised fin tissue
VSHV : virus de la septicémie hémorragique virale
VSV : virus de la stomatite vésiculaire
µS : microsatellite

6
Introduction
7
L’étude des bases génétiques de la résistance aux virus est un sujet en plein essor. Les
infections virales constituent un problème de santé publique majeur, leur issue étant
souvent fatale pour un certain nombre d’entre elles. Des virus à haut pouvoir pathogène,
très facilement transmissibles sont régulièrement à l’origine d’épidémies sévères dont
l’expansion est accrue par l’intensité des échanges internationaux. La diversité des virus, leur
haut potentiel évolutif, leur rapidité de transmission et leur nature de parasite intracellulaire
en font des entités difficiles à combattre. Peu de médicaments antiviraux (perturbant le
cycle viral) efficaces et raisonnablement bon marché existent aujourd’hui, et le
développement des vaccins se heurte aux problèmes de distribution à grande échelle et de
diversification des virus. Tous les hommes ne sont pas égaux devant les infections virales.
Certains individus sont naturellement résistants aux infections à certains virus et il est
aujourd’hui admis que les facteurs génétiques jouent un rôle important dans l’issue d’une
infection virale. L’étude de ces différences permet de mieux comprendre les mécanismes
moléculaires des réponses à ces infections, et donc potentiellement de développer de
nouveaux moyens de lutte plus ciblés et plus efficaces.
Parce que les virus sont capables d’infecter tous les groupes d’eucaryotes et ont des
spectres d’hôtes de diversité variable, la comparaison des différents mécanismes de défense
contre les infections, et en particulier au sein des vertébrés peut se révéler utile. Afin de
déterminer les mécanismes conservés entre espèces au cours de l’évolution, ou de découvrir
certains mécanismes apparus spécifiquement dans des contextes écologiques déterminés,
l’utilisation de modèles animaux, dont les poissons, peut donc être un outil très intéressant.
Parmi les animaux, la connaissance des mécanismes de la résistance aux agents
pathogènes et en particulier aux virus chez les espèces d’intérêt agronomique représente un
enjeu supplémentaire, car les maladies virales peuvent provoquer de lourdes pertes
économiques dans les élevages, et affectent le bien-être des animaux. La question des
moyens de lutte se pose également, et les bases génétiques de la résistance aux viroses ont
été étudiées chez certaines de ces espèces pour leur intérêt dans la sélection d’individus
naturellement résistants aux maladies. Si l’amélioration génétique des animaux d’élevage a
longtemps eu pour but l’augmentation de la production, les caractères de robustesse dont la
résistance aux maladies sont de plus en plus pris en compte dans les schémas de sélection.
Les élevages aquacoles ne font pas exception à la règle. L’absence de moyen de confinement
(élevage en milieu ouvert, en particulier la mer) est un risque supplémentaire de
8
propagation d’agents pathogènes. De plus, les populations sauvages représentent souvent
de véritables réservoirs de pathogènes et la mise en œuvre des moyens de prévention
contre ces infections est difficile. Les effectifs élevés et la nécessité de traiter de très jeunes
individus (de petite taille) représentent une difficulté sérieuse pour la mise en œuvre de
protocoles de vaccination économiquement viables.
Ces questions ont d’autant plus d’importance aujourd’hui, alors que la pisciculture est
en pleine mutation. La consommation de poissons par l’Homme augmente (de 100 à 110
millions de tonnes de 2002 à 2006, FAO, 2009), mais les tonnages pêchés ont atteint
aujourd’hui leurs limites, et les stocks de poissons diminuent dramatiquement dans
certaines zones du globe. La différence correspond donc au développement de
l’aquaculture, ce secteur ayant de fait connu une forte progression ces dernières années
(environ 10% par an, FAO, 2009). Si elle s’est largement développée en Asie (près de 90% du
volume mondial, FAO, 2009), elle est aussi présente en Europe et notamment en France. La
pisciculture française (d’eau douce et marine) produit plus de 50000 tonnes de poisson par
an et emploie aujourd’hui 2500 personnes sur plus de 600 sites de productions
(FranceAgriMer, 2011). Avec près de 34000t produites par an, la France est le 4ème éleveur
mondial de truites d’eau douce, et notamment de truites arc-en-ciel (Oncorhynchus mykiss,
Walbaum) (95% de la production, FranceAgriMer, 2011). Le fort développement de la filière
est à mettre en parallèle avec l’évolution des contraintes, notamment les problèmes
d’épizooties pouvant sévir dans les élevages. Ainsi, la question de la sélection pour la
résistance aux maladies prend de plus en plus d’importance dans la filière aquacole.

L’étude des bases génétiques de la résistance aux virus répond donc à deux questions
majeures : (1) elle représente une approche des mécanismes de la réponse antivirale, qui
sont bien conservés chez les vertébrés. A ce titre, elle constitue une alternative pertinente et
complémentaire aux approches classiques de l’immunologie. (2) Elle permet d’acquérir des
connaissances pour développer la sélection en agronomie.

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