The evolving SARS-CoV-2 epidemic in Africa: Insights from rapidly expanding genomic surveillance

INTRODUCTION Investment in Africa over the past year with regard to severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) sequencing has led to a massive increase in the number of sequences, which, to date, exceeds 100,000 sequences generated to track the pandemic on the continent. These sequences have profoundly affected how public health officials in Africa have navigated the COVID-19 pandemic. RATIONALE We demonstrate how the first 100,000 SARS-CoV-2 sequences from Africa have helped monitor the epidemic on the continent, how genomic surveillance expanded over the course of the pandemic, and how we adapted our sequencing methods to deal with an evolving virus. Finally, we also examine how viral lineages have spread across the continent in a phylogeographic framework to gain insights into the underlying temporal and spatial transmission dynamics for several variants of concern (VOCs). RESULTS Our results indicate that the number of countries in Africa that can sequence the virus within their own borders is growing and that this is coupled with a shorter turnaround time from the time of sampling to sequence submission. Ongoing evolution necessitated the continual updating of primer sets, and, as a result, eight primer sets were designed in tandem with viral evolution and used to ensure effective sequencing of the virus. The pandemic unfolded through multiple waves of infection that were each driven by distinct genetic lineages, with B.1-like ancestral strains associated with the first pandemic wave of infections in 2020. Successive waves on the continent were fueled by different VOCs, with Alpha and Beta cocirculating in distinct spatial patterns during the second wave and Delta and Omicron affecting the whole continent during the third and fourth waves, respectively. Phylogeographic reconstruction points toward distinct differences in viral importation and exportation patterns associated with the Alpha, Beta, Delta, and Omicron variants and subvariants, when considering both Africa versus the rest of the world and viral dissemination within the continent. Our epidemiological and phylogenetic inferences therefore underscore the heterogeneous nature of the pandemic on the continent and highlight key insights and challenges, for instance, recognizing the limitations of low testing proportions. We also highlight the early warning capacity that genomic surveillance in Africa has had for the rest of the world with the detection of new lineages and variants, the most recent being the characterization of various Omicron subvariants. CONCLUSION Sustained investment for diagnostics and genomic surveillance in Africa is needed as the virus continues to evolve. This is important not only to help combat SARS-CoV-2 on the continent but also because it can be used as a platform to help address the many emerging and reemerging infectious disease threats in Africa. In particular, capacity building for local sequencing within countries or within the continent should be prioritized because this is generally associated with shorter turnaround times, providing the most benefit to local public health authorities tasked with pandemic response and mitigation and allowing for the fastest reaction to localized outbreaks. These investments are crucial for pandemic preparedness and response and will serve the health of the continent well into the 21st century

Biosynthesis of purine nucleotides in bacteria : identification of a metabolon and exploration of the allosteric regulation of inosine 5'-monophosphate dehydrogenase, a key enzyme in the de novo pathway

La biosynthèse des nucléotides puriques, regroupant la voie de sauvetage et la voie de novo, est essentielle chez tous les organismes vivants. Plusieurs modes de régulation coexistent pour assurer le maintien des concentrations physiologiques en nucléotides. Dans le cadre de ma thèse, deux niveaux de régulation de cette voie chez E. coli ont été étudiés. Premièrement, en utilisant une technique de double hybride bactérien (BACTH), les interactions binaires protéine-protéine des 14 enzymes de la voie de novo chez E. coli ont été cartographiées, mettant en évidence l'existence d'un assemblage supramoléculaire de ces enzymes. L'organisation de ce complexe apparaît différente de celle de son homologue eucaryote connu sous le nom de purinosome, avec notamment PurK, le hub du complexe chez E. coli et sans équivalent chez les eucaryotes. De plus un mutant d'E. coli du gène purK dont certaines des interactions protéine-protéine sont altérées a été créé et des tests de compétition entre les souches sauvage et mutante indiquent un avantage de fitness de la souche sauvage par rapport à la souche mutante, suggérant un rôle physiologique de la formation du complexe. Le deuxième volet de la thèse portait sur la compréhension de la régulation allostérique d'une enzyme-clé de la voie, l'inosine 5'-monophosphate déshydrogénase (IMPDH). Cette enzyme, catalysant la conversion dépendante du NAD de l'IMP en XMP, est formée de deux domaines structuraux, le domaine catalytique (DC) et le domaine Bateman (DB). Les études précédentes du laboratoire sur différentes IMPDHs bactériennes avaient conduit à la définition de deux classes d'IMPDHs, qui présentent des différences cinétiques et oligomériques suite à la fixation du MgATP sur le domaine Bateman. Pour mieux comprendre le rôle du domaine Bateman à l'échelle moléculaire, différents variants ont été caractérisés par des études biochimiques, biophysiques et structurales : des variants dont le domaine Bateman a été supprimé, et des protéines chimères issues de l'échange du domaine Bateman d'une classe par celui de l'autre classe. Tous les variants générés sont catalytiquement actifs. Plus surprenant encore, le transfert du domaine Bateman d'une classe I (IMPDH de P. aeruginosa, IMPDHpa) dans les domaines catalytiques d'une classe II (IMPDH de B. thailandensis, IMPDHbt et IMPDH d'E. coli, IMPDHec) conduit à un fort impact sur les propriétés catalytiques : les deux chimères (DCec DBpa et DCbt DBpa) sont activées par le MgATP, et leurs paramètres catalytiques sont similaires à ceux de l'enzyme sauvage, dont le domaine Bateman est dérivé, i.e. l'IMPDHpa. Il en est de même pour la troisième chimère (DCpa DBec), où le domaine Bateman d'une classe II (IMPDHec) a été inséré dans le domaine catalytique d'une classe I (IMPDHpa). Pour cette chimère, les paramètres cinétiques restent inchangés en présence de MgATP, mais l'état oligomérique est modifié vers une espèce octamérique. Enfin, des tests de compétition bactériennes d'une souche délétée du gène codant l'IMPDH et complémentée par différentes constructions thermosensibles codant les formes mutantes des IMPDHs sont en faveur d'un rôle physiologique du domaine Bateman.Purine nucleotide biosynthesis, regrouping the salvation pathway and the de novo pathway, is essential in all living organisms. Several modes of regulation coexist to ensure the maintenance of physiological nucleotide concentrations. As part of my thesis, two levels of regulation of this pathway in E. coli were studied. Using a bacterial two hybrid system (BACTH), the binary protein-protein interactions of the 14 enzymes of the de novo pathway in E. coli were mapped. The results demonstrated the existence of a supramolecular assembly of these enzymes. The architecture of this complex seemed to be different from that of its eukaryotic counterpart, known as "purinosome". PurK, a bacterial enzyme with no equivalent in eukaryotes, was identified as the hub of the complex. Additionally, an E. coli strain hindering mutations in the purK gene and presenting alterations in some of the protein-protein interactions was created. Competition assays between the wild-type and mutant strains indicate a fitness advantage of the wild-type strain, suggesting a physiological role of the complex. The second part of the thesis focused on understanding the allosteric regulation of a key enzyme of the pathway, namely inosine 5'-monophosphate dehydrogenase (IMPDH). This enzyme catalyzes the NAD-dependent conversion of IMP to XMP. It is formed of two structural domains, the catalytic domain (CD) and the Bateman domain (BD). Previous studies on different bacterial IMPDHs had led to the definition of two classes of IMPDHs differing in kinetic and oligomeric properties after the binding of MgATP to the Bateman domain. For a better understanding of the role of the Bateman domain at the molecular level, different variants have been characterized by biochemical, biophysical and structural studies: variants which Bateman domain was deleted from, and chimeric proteins resulting from the exchange of the Bateman domain from one class to the catalytic domain of another class. All variants were found to be catalytically active. Even more surprisingly, the transfer of the Bateman domain from a class I (IMPDH of P. aeruginosa, IMPDHpa) into the catalytic domains of a class II (IMPDH of B. thailandensis, IMPDHbt and IMPDH of E. coli, IMPDHec) leads to a strong impact on the catalytic properties: the two chimeras (CDec BDpa and CDbt BDpa) are activated by MgATP, and their catalytic parameters are similar to those of the wild-type enzyme, which Bateman domain is derived from, i.e. IMPDHpa. The same was also noted for the third chimera (CDpa BDec), where the Bateman domain of a class II (IMPDHec) has been inserted into the catalytic domain of a class I (IMPDHpa). For this chimera (DCpa DBec), the kinetic parameters remain unchanged in the presence of MgATP, but the oligomeric state is modulated by MgATP, causing a shift towards an octameric species. Finally, bacterial competition tests of a strain deleted of the gene encoding IMPDH and complemented by thermosensitive constructs encoding the different IMPDH mutants are in favor of a physiological role for the Bateman domain

Contribution a l'etude par RMN ("1H et "1"2"9Xe) des zeolithes MY (M = Na"+, Ni"2"+, Cu"2"+ et Co"2"+) : adsorption d'eau et d'ammoniac

SIGLECNRS T Bordereau / INIST-CNRS - Institut de l'Information Scientifique et TechniqueFRFranc

Nouvelles approches RMN pour l'étude structurale des matériaux mésoporeux organisés (apport de la RMN du 129Xe hyperpolarisé)

PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

Etude de poudres et films mésoporeux par RMN du 129Xe hyperpolarisé

L objectif de ce travail est de montrer l apport de la RMN du 129Xe hyperpolarisé dans l étude des matériaux mésoporeux. Une attention particulière est portée à l étude de la stabilité de ces matériaux dans l eau ainsi qu au suivi de la distribution des groupements organiques dans les solides greffés. L originalité de ce travail réside dans l étude pionnière de la dynamique du xénon adsorbé sur des films minces par la RMN du xénon hyperpolarisé et dans l exploration de l hétérogénéité des surfaces de films de silice greffés. Gra ce au dispositif de pompage optique (couplage laser-RMN), nous avons effectué des expériences de RMN-129Xe hyperpolarisé en flux continu. Le transfert de la polarisation électronique du rubidium vers les spins nucléaires du xénon conduit à une augmentation considérable de la sensibilité de détection RMN (x 104) ce qui permet de travailler à des pressions faibles en xénon et d approcher au plus près l interaction entre celui ci et la surface interne du pore. Les résultats obtenus montrent que contrairement aux matériaux SBA-15 classiques (synthétisés à 100C) qui ne sont pas très stables dans l eau, (principalement en raison de la présence des micropores), l absence des micropores dans les SBA-15(130C) rend ces matériaux plus stables. Un transfert de polarisation du 129Xe vers le proton (CP) pour un matériau mésoporeux acide fonctionnalisé par des groupements arylsulfoniques a été effectué. Les résultats ont prouvé que ce transfert était sélectif et que seuls les protons alkyls en étaient affectés. La RMN 2D-échange (EXSY) du xénon hyperpolarisé appliquée sur les films minces greffés a permis de suivre la vitesse d échange du xénon diffusant parmi les différentes régions d'adsorption et de sonder les différents environnements chimiques du matériau.PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

Etude des mécanismes réactionnels entre polluants et surfaces appliquée aux réacteurs nucléaires du futur à caloporteur gaz

Dans le cadre de l étude des matériaux pour les réacteurs de génération IV, l alliage de base nickel Inconel 617, principal candidat pour constituer les échangeurs de chaleur dans les réacteurs à caloporteur hélium est étudié. Le travail s articule autour de deux problématiques dans le circuit caloporteur à 850 C : la présence d impuretés oxydantes, qui vont poser des problèmes de corrosion, et le relâchement dans le circuit de produits de fission, qui contaminent les surfaces et posent des problèmes de radioprotection lors des opérations de maintenance et de démantèlement. Dans un premier temps, l influence de la pression partielle en gaz oxydant sur l oxydation de l alliage IN617 à 850 C été étudié en faisant varier la pression en oxygène et en vapeur d eau entre 1.10-5 mbar et 200 mbar. Les couches d oxyde ont été caractérisées grâce à diverses techniques: XPS, MEB, EDS, SDL, DRX. La structure et la composition de la couche d oxyde en fonction de la pression partielle ont été déterminées. L influence de la pression partielle et de la vapeur d eau sur les mécanismes de croissance de la couche ont été investigués.La deuxième partie de cette étude concerne la diffusion de l Ag, comme simulant du produit de fission Ag110m dans l alliage IN617 et dans la couche d oxyde qui se forme à sa surface à 850 C. Les profils de concentration ont pu être obtenus grâce à l analyse des échantillons par SDL préalablement étalonnée. Ces profils de diffusion ont permis de calculer des coefficients de diffusion en volume et aux joints de grains pour la diffusion dans le métal, et un coefficient de diffusion apparent, en raison de la porosité de la couche pour la diffusion dans l'oxydePARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

Différentes stratégies pour l'inclusion de nanoparticules de Rh(O) au sein de supports mésoporeux structurés utilisant des précurseurs ioniques ou des colloïdes (application à l'hydrogénation de dérivés aromatiques dans des conditions douces)

Ce mémoire présente différentes approches pour inclure des particules de Rh(0) au sein de supports MCM41 et SBA15. Les précurseurs sont le chlorure de rhodium(III) ainsi qu une dispersion de colloïdes de rhodium(0) stabilisée par le chlorure de N,N-diméthyl-N-cétyl-N-(2-hydroxyéthylammonium) (HEACl).Des matériaux Rh0-MCM41 bien structurés ont été obtenus par incorporation de Rh(III) dans le gel de synthèse ou par imprégnation du solide natif suivies d un traitement par H2. Dans le cas des silices SBA15, d autres voies ont été mises en œuvre pour favoriser la localisation et la dispersion des particules au sein des canaux. Ainsi, l ancrage de cations rhodium(III) par coordination avec des ligands N-propyl-4,5-dihydroimidazole pré-positionnés a permis d aboutir à des nanoparticules bien dispersées. Les colloïdes Rh0/HEACl ont également été préparés par nucléation hétérogène sur silice ou silice alumine de type SBA15. Dans ce cas, la taille des particules n est plus contrôlée par le diamètre des pores. Le solide est bien structuré et d importantes quantités de métal sont incorporées comparativement aux protocoles de synthèse directe ou d imprégnation impliquant des suspensions de colloïdes préformés. Les solides à base de rhodium(0) ont été caractérisés et testés comme catalyseurs d hydrogénation de composés aromatiques dans des conditions douces (température ambiante, 0,1 MPa H2). Les matériaux les plus actifs sont ceux obtenus par nucléation hétérogène. La plupart des solides décrits sont plus performants que les catalyseurs commerciaux. Les sélectivités cis/trans dégagées lors de l hydrogénation de composés aromatiques disubstitués sont plus élevées en cas d imprégnation.PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

Matériaux mésoporeux structurés aux propriétés acides exacerbées par implantation de fonctions arénesulfoniques ou formation de composites à base de ZSM-5

Ce mémoire de thèse apporte de nouvelles contributions à l étude des matériaux aux mésopores structurés dotés de propriétés acides exacerbées. Deux approches ont été traitées : - la première implique la synthèse de matériaux composites dérivés de ZSM-5 en procédant par zéolithisation de Al-SBA-15 (Si/Al = 17 ; matériaux ZSM-5/SBA-15) en présence de bromure de tétrapropylammonium (TPABr) ou par recristallisation de ZSM-5 (Si/Al = 13 ou 36) en milieu alcalin via la formation d un solide de type MCM-41 (matériaux ZSM-5/MCM-41) ; - la seconde concerne le développement de matériaux hybrides, SBA-15-ArSO3H ou Al-SBA-15-SO3H, via l implantation de fonctions arènesulfoniques sur des supports siliciques (Si-SBA-15) ou aluminosiliciques (Al-SBA-15). Dans le cadre de la zéolithisation , il a été montré que la quantité de TPABr, l agent structurant de la zéolithe ZSM-5, constitue un paramètre déterminant pour élaborer un solide alliant formation d une quantité significative de zéolithes dans des conditions de synthèse hydrothermale conventionnelles et conservation du support mésoporeux de départ. Pour des valeurs de TPABr/Al 10 m) nuit aux propriétés texturales des matériaux composites ZSM-5/MCM-41. Des ajouts de sources de silicium externe ont été effectués pour pallier ces inconvénients. Bien que des variantes existent selon les précurseurs de Si utilisés, il a pu être établi que des solides aux pores mieux définis et d une grande stabilité hydrothermale peuvent ainsi être obtenus. Les matériaux préparés à partir de ZSM-5/L (Si/Al = 13) et de silice fumée en présence de soude 1,9 M se sont avérés particulièrement performants dans la transformation du méthylcyclohexane à 350C ; leur activité ramenée au nombre de sites acides de Brønsted est largement supérieure à celle de Al-MCM-41 (Si/Al 30) et dépasse même celle de ZSM-5 de même rapport (Si/Al 30). Par ailleurs, la stabilité thermique des matériaux hybrides SBA-15-ArSO3H préparés par co-condensation a été examinée. Les études spectroscopiques (IRTF) et thermogravimétriques de ces solides réalisées après extraction du Pluronic P123 suivie ou non d un traitement thermique sous air (200 < T < 500C) ont mis en évidence la grande stabilité de la fonction. A partir de ce constat, un nouveau protocole de purification des matériaux natifs intégrant un traitement thermique à 200C de leurs formes extraites a été validé. Les activités des solides extraits traités ou non à 200C ont été comparées dans le cadre de la condensation de l acétone et du 2-méthylfurane (MF) ainsi que dans la décomposition de l hydroperoxyde de cumyle (CHP) en phénol et acétone. Un effet bénéfique du traitement à 200C a été mis en évidence dans la transformation de CHP. Dans la dernière partie de ce manuscrit, nous avons décrit les toutes premières tentatives de synthèse de solides AlSBA-15-ArSO3H réalisées dans le but de pouvoir moduler ultérieurement l acidité des matériaux sulfoniques.PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

Study the liquid-phase Beckmann rearrangement on the surface of SBA-15-SO3H catalyst

Hybrid inorganic-organic solid acid material SBA-15-Ph-SO3H was synthesized by the co-condensation of tetraethoxysilane and 2-(4-chlorosulfonylphenyl) ethyltrimethoxysilane in the presence of a Poly (alkylene oxide) block copolymer under acid conditions. The catalytic activity of the obtained materials was studied in liquid-phase Beckmann rearrangement of cyclohexanone oxime to epsilon-caprolactam. The results show that there exists an obvious "Solvent effect" in this reaction system and the strong Bronsted acid is proofed again to be at the origin of the formation of epsilon-caprolactam. Moreover, we tentatively proposed a reaction mechanism involving a five-member ring intermediate product when toluene was used as solvent

Control the position of framework defects in zeolites by changing the symmetry of organic structure directing agents

International audienceDouble quantum-single quantum (DQ/SQ) 1 H NMR spectroscopy has been used to localize the siloxy/silanol defects in two pure silica MFI zeolite samples synthesized by the symmetric tetrapropylammonium hydroxide (TPAOH) and non-symmetric methyltributylammonium hydroxide (MeTrBA) templates. Using the 1 H DQ/SQ NMR, we provide important information on the positions of the structural defects in the MFI zeolite framework that have been tuned during the hydrothermal synthesis by changing the symmetry of the templates. The preferential location of the defects is found to be near the terminal methyl groups of the longer alkyl chains and far from the nitrogen atoms: in the case of the non-symmetric MeTrBA template, the defects are located in the sinusoidal channels, while for the symmetric TPA template they are randomly distributed among the two types of channels. It is foreseen that control the position of framework defects in zeolites might be the way to control the position of the active sites in acid zeolite catalysts