Development of a primary cell model derived from porcine dorsal soft palate for foot-and-mouth disease virus research and diagnosis

Foot-and-mouth disease (FMD) is a highly contagious viral disease of cloven-hoofed animals that has a significant socio-economic impact. One concern associated with this disease is the ability of its etiological agent, the FMD virus (FMDV), to persist in its hosts through underlying mechanisms that remain to be elucidated. While persistence has been described in cattle and small ruminants, it is unlikely to occur in pigs. One of the factors limiting the progress in understanding FMDV persistence and, in particular, differential persistence is the lack of suitable in vitro models. A primary bovine cell model derived from the dorsal soft palate, which is the primary site of replication and persistence of FMDV in cattle, has been developed, and it seemed relevant to develop a similar porcine model. Cells from two sites of FMDV replication in pigs, namely, the dorsal soft palate and the oropharyngeal tonsils, were isolated and cultured. The epithelial character of the cells from the dorsal soft palate was then assessed by immunofluorescence. The FMDV-sensitivity of these cells was assessed after monolayer infection with FMDV O/FRA/1/2001 Clone 2.2. These cells were also grown in multilayers at the air-liquid interface to mimic a stratified epithelium susceptible to FMDV infection. Consistent with what has been shown in vivo in pigs, our study showed no evidence of persistence of FMDV in either the monolayer or multilayer model, with no infectious virus detected 28 days after infection. The development of such a model opens up new possibilities for the study and diagnosis of FMDV in porcine cells

Targeting the RNA m⁶A reader YTHDF2 selectively compromises cancer stem cells in acute myeloid leukemia

International audienc

Persistance du virus de la fièvre aphteuse et réponse antivirale innée : étude des interactions moléculaires virus/hôte par approche « interféractomique » chez quatre espèces cibles (Bos taurus, Ovis aries, Capra hircus et Sus scrofa)

Foot-and-Mouth Disease (FMD) is a highly contagious viral animal disease affecting wild and domestic artiodactyls. More than five hundred years after it was first described, FMD remains a major threat to animal health. Following FMDV (Foot-and-Mouth Disease Virus) infection, more than 50% of ruminants become persistently infected. Interestingly, no signs of persistence have been identified in swine. Although decades have been spent studying the persistence of FMDV, the mechanisms underlying its establishment, maintenance and resolution remain to be elucidated. However, some insights have already been uncovered. A FMDV-host co-evolution has been demonstrated, as well as the immunomodulatory effect of the virus. Using a model of primary bovine cells derived from the dorsal soft palate, the main site of primary replication and persistence of the virus in vivo, it has been possible to characterise the transcriptional responses of the host during FMDV infection. It was shown that acute infection is characterised by the induction of a significant antiviral response, while persistent infection is associated with a long-lasting but diminished innate immune response that is ineffective in eliminating the virus. Like many viruses, FMDV has developed strategies for escaping the innate response, mainly by targeting type I interferons (IFN). Taken together, these data suggest that a balance is established between the virus presence and the host's response, through the establishment of protein-protein interactions during persistent infection.Since the antagonisms described between FMDV proteins and type I IFN pathway proteins have been reported in cell systems from different species, often with little relevance with regard to the virus pathophysiology, the main purpose of this thesis project was to identify interactions between FMDV and the type I IFN pathway and to determine their possible host specificity. The interactions established between FMDV serotype O proteins and sixteen type I IFN pathway proteins involved in more than 75% of virus-host interactions, from three species in which the virus persists (Bos taurus, Ovis aries and Capra hircus) and one species in which it does not (Sus scrofa), were identified using an “interferactomic” approach. Seven new viral antagonisms involving the 3D polymerase, whose role in subverting the antiviral response is poorly documented, were identified. Six of these were identified as being conserved within the four species studied, while the interaction between the 3D polymerase and MAVS was only observed for the porcine form of this cellular protein.This thesis work also enabled the development of primary porcine and ovine cell models adapted to the study of FMDV by analogy with that developed with primary bovine cells. The short- and long-term infection of these models by FMDV was characterised and compared with the in vivo observations presented in the literature. Ultimately, these models could provide an alternative to the cell lines currently used, which are not derived from tissues of interest. These models are also tools for studying host responses to FMDV infection and are intended to validate the protein interactions identified during this thesis in an infectious context. To this end, the reactivity of antibodies targeting type I IFN pathway proteins was tested against proteins from the four target species. The two references that were validated were then used to highlight the interactions between the IKKε and NEMO proteins and the FMDV 3D polymerase.La fièvre aphteuse (FA) est une maladie animale virale hautement contagieuse affectant les artiodactyles domestiques et sauvages. Plus de cinq cents ans après sa première description, la FA demeure une menace majeure en santé animale. Suite à l'infection par le FMDV (Foot-and-Mouth Disease Virus), plus de 50% des ruminants deviennent infectés de manière persistante. De manière intéressante, aucun signe de persistance n'a été identifié chez le porc. Malgré des décennies consacrées à l'étude de la persistance du FMDV, les mécanismes inhérents à son établissement, son maintien et sa résolution restent à élucider. Des éléments de réponses ont toutefois déjà pu être apportés. Une coévolution entre le FMDV et son hôte a ainsi été démontrée, tout comme l'effet immunomodulateur du virus. L'utilisation d'un modèle de cellules primaires bovines, issues du palais mou dorsal, principal site de réplication primaire et de persistance du virus in vivo, a permis de caractériser les réponses transcriptionnelles de l'hôte lors de l'infection par le FMDV. Il a ainsi été montré que l'infection aiguë se caractérise par l'induction d'une réponse antivirale importante, tandis que l'infection persistante est associée à une réponse immunitaire innée durable mais diminuée et inefficace pour éliminer le virus. Comme de nombreux virus, le FMDV a développé des stratégies d'échappement à la réponse innée, en ciblant principalement les interférons (IFN) de type I. L'ensemble de ces données constitue ainsi un faisceau de présomptions concernant la mise en place d'un équilibre, entre présence du virus et réponse de l'hôte, via l'établissement d'interactions protéiques au cours de l'infection persistante.Les antagonismes décrits entre les protéines du FMDV et les protéines de la voie IFN de type I ayant été rapportés dans des systèmes cellulaires issus de différentes espèces, souvent peu pertinents au regard de la physiopathologie du virus, l'objectif majeur de ce projet de thèse a été de mettre en évidence des interactions entre le FMDV et la voie IFN de type I et de déterminer leur éventuelle spécificité d'hôte. Les interactions établies entre les protéines du FMDV de sérotype O et seize protéines de la voie IFN de type I impliquées dans plus de 75% des interactions virus-hôte, provenant de trois espèces chez qui le virus persiste (Bos taurus, Ovis aries et Capra hircus) et d'une espèce chez qui le virus ne persiste pas (Sus scrofa) ont ainsi été mises en évidence par approche « interferactomique ». Sept nouveaux antagonismes viraux impliquant la polymérase 3D, dont le rôle dans la subversion de la réponse antivirale est peu documenté, ont pu être identifiés. Parmi eux, six ont été identifiés comme conservés au sein des quatre espèces d'étude, tandis que l'interaction entre la polymérase 3D et MAVS n'a été observée que pour la forme porcine de cette protéine cellulaire.Ces travaux de thèse ont également permis le développement de modèles de cellules primaires porcines et ovines adaptés à l'étude du FMDV par analogie avec celui développé avec des cellules primaires bovines. L'infection de ces modèles à court et long terme par le FMDV a été caractérisée et comparée aux observations in vivo présentées dans la littérature. A terme, ces modèles pourraient constituer une alternative aux lignées cellulaires actuellement utilisées et ne provenant pas de tissus d'intérêt. Ces modèles constituent également des outils permettant l'étude des réponses de l'hôte lors de l'infection par le FMDV et ont pour vocation de permettre la validation des interactions protéiques mises en évidence au cours de cette thèse, en contexte infectieux. Dans cette optique, la réactivité d'anticorps ciblant les protéines de la voie IFN de type I a été testée face aux protéines issues des quatre espèces d'étude. Les deux références ayant été validées ont ensuite été utilisées en vue de mettre en évidence les interactions entre les protéines IKKε, NEMO et la polymérase 3D du FMDV

Foot-and-mouth disease virus persistence and innate antiviral response : study of virus/host molecular interactions using an

La fièvre aphteuse (FA) est une maladie animale virale hautement contagieuse affectant les artiodactyles domestiques et sauvages. Plus de cinq cents ans après sa première description, la FA demeure une menace majeure en santé animale. Suite à l'infection par le FMDV (Foot-and-Mouth Disease Virus), plus de 50% des ruminants deviennent infectés de manière persistante. De manière intéressante, aucun signe de persistance n'a été identifié chez le porc. Malgré des décennies consacrées à l'étude de la persistance du FMDV, les mécanismes inhérents à son établissement, son maintien et sa résolution restent à élucider. Des éléments de réponses ont toutefois déjà pu être apportés. Une coévolution entre le FMDV et son hôte a ainsi été démontrée, tout comme l'effet immunomodulateur du virus. L'utilisation d'un modèle de cellules primaires bovines, issues du palais mou dorsal, principal site de réplication primaire et de persistance du virus in vivo, a permis de caractériser les réponses transcriptionnelles de l'hôte lors de l'infection par le FMDV. Il a ainsi été montré que l'infection aiguë se caractérise par l'induction d'une réponse antivirale importante, tandis que l'infection persistante est associée à une réponse immunitaire innée durable mais diminuée et inefficace pour éliminer le virus. Comme de nombreux virus, le FMDV a développé des stratégies d'échappement à la réponse innée, en ciblant principalement les interférons (IFN) de type I. L'ensemble de ces données constitue ainsi un faisceau de présomptions concernant la mise en place d'un équilibre, entre présence du virus et réponse de l'hôte, via l'établissement d'interactions protéiques au cours de l'infection persistante.Les antagonismes décrits entre les protéines du FMDV et les protéines de la voie IFN de type I ayant été rapportés dans des systèmes cellulaires issus de différentes espèces, souvent peu pertinents au regard de la physiopathologie du virus, l'objectif majeur de ce projet de thèse a été de mettre en évidence des interactions entre le FMDV et la voie IFN de type I et de déterminer leur éventuelle spécificité d'hôte. Les interactions établies entre les protéines du FMDV de sérotype O et seize protéines de la voie IFN de type I impliquées dans plus de 75% des interactions virus-hôte, provenant de trois espèces chez qui le virus persiste (Bos taurus, Ovis aries et Capra hircus) et d'une espèce chez qui le virus ne persiste pas (Sus scrofa) ont ainsi été mises en évidence par approche « interferactomique ». Sept nouveaux antagonismes viraux impliquant la polymérase 3D, dont le rôle dans la subversion de la réponse antivirale est peu documenté, ont pu être identifiés. Parmi eux, six ont été identifiés comme conservés au sein des quatre espèces d'étude, tandis que l'interaction entre la polymérase 3D et MAVS n'a été observée que pour la forme porcine de cette protéine cellulaire.Ces travaux de thèse ont également permis le développement de modèles de cellules primaires porcines et ovines adaptés à l'étude du FMDV par analogie avec celui développé avec des cellules primaires bovines. L'infection de ces modèles à court et long terme par le FMDV a été caractérisée et comparée aux observations in vivo présentées dans la littérature. A terme, ces modèles pourraient constituer une alternative aux lignées cellulaires actuellement utilisées et ne provenant pas de tissus d'intérêt. Ces modèles constituent également des outils permettant l'étude des réponses de l'hôte lors de l'infection par le FMDV et ont pour vocation de permettre la validation des interactions protéiques mises en évidence au cours de cette thèse, en contexte infectieux. Dans cette optique, la réactivité d'anticorps ciblant les protéines de la voie IFN de type I a été testée face aux protéines issues des quatre espèces d'étude. Les deux références ayant été validées ont ensuite été utilisées en vue de mettre en évidence les interactions entre les protéines IKKε, NEMO et la polymérase 3D du FMDV.Foot-and-Mouth Disease (FMD) is a highly contagious viral animal disease affecting wild and domestic artiodactyls. More than five hundred years after it was first described, FMD remains a major threat to animal health. Following FMDV (Foot-and-Mouth Disease Virus) infection, more than 50% of ruminants become persistently infected. Interestingly, no signs of persistence have been identified in swine. Although decades have been spent studying the persistence of FMDV, the mechanisms underlying its establishment, maintenance and resolution remain to be elucidated. However, some insights have already been uncovered. A FMDV-host co-evolution has been demonstrated, as well as the immunomodulatory effect of the virus. Using a model of primary bovine cells derived from the dorsal soft palate, the main site of primary replication and persistence of the virus in vivo, it has been possible to characterise the transcriptional responses of the host during FMDV infection. It was shown that acute infection is characterised by the induction of a significant antiviral response, while persistent infection is associated with a long-lasting but diminished innate immune response that is ineffective in eliminating the virus. Like many viruses, FMDV has developed strategies for escaping the innate response, mainly by targeting type I interferons (IFN). Taken together, these data suggest that a balance is established between the virus presence and the host's response, through the establishment of protein-protein interactions during persistent infection.Since the antagonisms described between FMDV proteins and type I IFN pathway proteins have been reported in cell systems from different species, often with little relevance with regard to the virus pathophysiology, the main purpose of this thesis project was to identify interactions between FMDV and the type I IFN pathway and to determine their possible host specificity. The interactions established between FMDV serotype O proteins and sixteen type I IFN pathway proteins involved in more than 75% of virus-host interactions, from three species in which the virus persists (Bos taurus, Ovis aries and Capra hircus) and one species in which it does not (Sus scrofa), were identified using an “interferactomic” approach. Seven new viral antagonisms involving the 3D polymerase, whose role in subverting the antiviral response is poorly documented, were identified. Six of these were identified as being conserved within the four species studied, while the interaction between the 3D polymerase and MAVS was only observed for the porcine form of this cellular protein.This thesis work also enabled the development of primary porcine and ovine cell models adapted to the study of FMDV by analogy with that developed with primary bovine cells. The short- and long-term infection of these models by FMDV was characterised and compared with the in vivo observations presented in the literature. Ultimately, these models could provide an alternative to the cell lines currently used, which are not derived from tissues of interest. These models are also tools for studying host responses to FMDV infection and are intended to validate the protein interactions identified during this thesis in an infectious context. To this end, the reactivity of antibodies targeting type I IFN pathway proteins was tested against proteins from the four target species. The two references that were validated were then used to highlight the interactions between the IKKε and NEMO proteins and the FMDV 3D polymerase

Persistance du virus de la fièvre aphteuse et réponse antivirale innée : étude des interactions moléculaires virus/hôte par approche « interféractomique » chez quatre espèces cibles (Bos taurus, Ovis aries, Capra hircus et Sus scrofa)

Foot-and-Mouth Disease (FMD) is a highly contagious viral animal disease affecting wild and domestic artiodactyls. More than five hundred years after it was first described, FMD remains a major threat to animal health. Following FMDV (Foot-and-Mouth Disease Virus) infection, more than 50% of ruminants become persistently infected. Interestingly, no signs of persistence have been identified in swine. Although decades have been spent studying the persistence of FMDV, the mechanisms underlying its establishment, maintenance and resolution remain to be elucidated. However, some insights have already been uncovered. A FMDV-host co-evolution has been demonstrated, as well as the immunomodulatory effect of the virus. Using a model of primary bovine cells derived from the dorsal soft palate, the main site of primary replication and persistence of the virus in vivo, it has been possible to characterise the transcriptional responses of the host during FMDV infection. It was shown that acute infection is characterised by the induction of a significant antiviral response, while persistent infection is associated with a long-lasting but diminished innate immune response that is ineffective in eliminating the virus. Like many viruses, FMDV has developed strategies for escaping the innate response, mainly by targeting type I interferons (IFN). Taken together, these data suggest that a balance is established between the virus presence and the host's response, through the establishment of protein-protein interactions during persistent infection.Since the antagonisms described between FMDV proteins and type I IFN pathway proteins have been reported in cell systems from different species, often with little relevance with regard to the virus pathophysiology, the main purpose of this thesis project was to identify interactions between FMDV and the type I IFN pathway and to determine their possible host specificity. The interactions established between FMDV serotype O proteins and sixteen type I IFN pathway proteins involved in more than 75% of virus-host interactions, from three species in which the virus persists (Bos taurus, Ovis aries and Capra hircus) and one species in which it does not (Sus scrofa), were identified using an “interferactomic” approach. Seven new viral antagonisms involving the 3D polymerase, whose role in subverting the antiviral response is poorly documented, were identified. Six of these were identified as being conserved within the four species studied, while the interaction between the 3D polymerase and MAVS was only observed for the porcine form of this cellular protein.This thesis work also enabled the development of primary porcine and ovine cell models adapted to the study of FMDV by analogy with that developed with primary bovine cells. The short- and long-term infection of these models by FMDV was characterised and compared with the in vivo observations presented in the literature. Ultimately, these models could provide an alternative to the cell lines currently used, which are not derived from tissues of interest. These models are also tools for studying host responses to FMDV infection and are intended to validate the protein interactions identified during this thesis in an infectious context. To this end, the reactivity of antibodies targeting type I IFN pathway proteins was tested against proteins from the four target species. The two references that were validated were then used to highlight the interactions between the IKKε and NEMO proteins and the FMDV 3D polymerase.La fièvre aphteuse (FA) est une maladie animale virale hautement contagieuse affectant les artiodactyles domestiques et sauvages. Plus de cinq cents ans après sa première description, la FA demeure une menace majeure en santé animale. Suite à l'infection par le FMDV (Foot-and-Mouth Disease Virus), plus de 50% des ruminants deviennent infectés de manière persistante. De manière intéressante, aucun signe de persistance n'a été identifié chez le porc. Malgré des décennies consacrées à l'étude de la persistance du FMDV, les mécanismes inhérents à son établissement, son maintien et sa résolution restent à élucider. Des éléments de réponses ont toutefois déjà pu être apportés. Une coévolution entre le FMDV et son hôte a ainsi été démontrée, tout comme l'effet immunomodulateur du virus. L'utilisation d'un modèle de cellules primaires bovines, issues du palais mou dorsal, principal site de réplication primaire et de persistance du virus in vivo, a permis de caractériser les réponses transcriptionnelles de l'hôte lors de l'infection par le FMDV. Il a ainsi été montré que l'infection aiguë se caractérise par l'induction d'une réponse antivirale importante, tandis que l'infection persistante est associée à une réponse immunitaire innée durable mais diminuée et inefficace pour éliminer le virus. Comme de nombreux virus, le FMDV a développé des stratégies d'échappement à la réponse innée, en ciblant principalement les interférons (IFN) de type I. L'ensemble de ces données constitue ainsi un faisceau de présomptions concernant la mise en place d'un équilibre, entre présence du virus et réponse de l'hôte, via l'établissement d'interactions protéiques au cours de l'infection persistante.Les antagonismes décrits entre les protéines du FMDV et les protéines de la voie IFN de type I ayant été rapportés dans des systèmes cellulaires issus de différentes espèces, souvent peu pertinents au regard de la physiopathologie du virus, l'objectif majeur de ce projet de thèse a été de mettre en évidence des interactions entre le FMDV et la voie IFN de type I et de déterminer leur éventuelle spécificité d'hôte. Les interactions établies entre les protéines du FMDV de sérotype O et seize protéines de la voie IFN de type I impliquées dans plus de 75% des interactions virus-hôte, provenant de trois espèces chez qui le virus persiste (Bos taurus, Ovis aries et Capra hircus) et d'une espèce chez qui le virus ne persiste pas (Sus scrofa) ont ainsi été mises en évidence par approche « interferactomique ». Sept nouveaux antagonismes viraux impliquant la polymérase 3D, dont le rôle dans la subversion de la réponse antivirale est peu documenté, ont pu être identifiés. Parmi eux, six ont été identifiés comme conservés au sein des quatre espèces d'étude, tandis que l'interaction entre la polymérase 3D et MAVS n'a été observée que pour la forme porcine de cette protéine cellulaire.Ces travaux de thèse ont également permis le développement de modèles de cellules primaires porcines et ovines adaptés à l'étude du FMDV par analogie avec celui développé avec des cellules primaires bovines. L'infection de ces modèles à court et long terme par le FMDV a été caractérisée et comparée aux observations in vivo présentées dans la littérature. A terme, ces modèles pourraient constituer une alternative aux lignées cellulaires actuellement utilisées et ne provenant pas de tissus d'intérêt. Ces modèles constituent également des outils permettant l'étude des réponses de l'hôte lors de l'infection par le FMDV et ont pour vocation de permettre la validation des interactions protéiques mises en évidence au cours de cette thèse, en contexte infectieux. Dans cette optique, la réactivité d'anticorps ciblant les protéines de la voie IFN de type I a été testée face aux protéines issues des quatre espèces d'étude. Les deux références ayant été validées ont ensuite été utilisées en vue de mettre en évidence les interactions entre les protéines IKKε, NEMO et la polymérase 3D du FMDV

Foot-and-Mouth Disease Virus: Molecular Interplays with IFN Response and the Importance of the Model

Foot-and-mouth disease (FMD) is a highly contagious viral disease of cloven-hoofed animals with a significant socioeconomic impact. One of the issues related to this disease is the ability of its etiological agent, foot-and-mouth disease virus (FMDV), to persist in the organism of its hosts via underlying mechanisms that remain to be elucidated. The establishment of a virus–host equilibrium via protein–protein interactions could contribute to explaining these phenomena. FMDV has indeed developed numerous strategies to evade the immune response, especially the type I interferon response. Viral proteins target this innate antiviral response at different levels, ranging from blocking the detection of viral RNAs to inhibiting the expression of ISGs. The large diversity of impacts of these interactions must be considered in the light of the in vitro models that have been used to demonstrate them, some being sometimes far from biological systems. In this review, we have therefore listed the interactions between FMDV and the interferon response as exhaustively as possible, focusing on both their biological effect and the study models used

Correction: Sarry et al. Host-Specific Interplay between Foot-and-Mouth Disease Virus 3D Polymerase and the Type-I Interferon Pathway. <i>Viruses</i> 2023, <i>15</i>, 666

In the original publication [...

Proteomics of Thlaspi caerulescens accessions and an interaccession cross segregating for zinc accumulation.

Metal hyperaccumulator plants have previously been characterized by transcriptomics, but reports on other profiling techniques are scarce. Protein profiles of Thlaspi caerulescens accessions La Calamine (LC) and Lellingen (LE) and lines derived from an LC×LE cross were examined here to determine the co-segregation of protein expression with the level of zinc (Zn) hyperaccumulation. Although hydrophobic proteins such as membrane transporters are not disclosed, this approach has the potential to reveal other proteins important for the Zn hyperaccumulation trait. Plants were exposed to metals. Proteins were separated using two-dimensional electrophoresis and those showing differences among accessions, lines or metal exposures were subjected to mass-spectrometric analysis for identification. Crossing decreased the number of different proteins in the lines compared with the parents, more so in the shoots than in the roots, but the frequencies of Zn-responsive proteins were about the same in the accessions and the selection lines. This supports the finding that the Zn accumulation traits are mainly determined by the root and that Zn accumulation itself is not the reason for the co-segregation. This study demonstrates that crossing accessions with contrasting Zn accumulation traits is a potent tool to investigate the mechanisms behind metal hyperaccumulation. Four tentatively identified root proteins showed co-segregation with high or low Zn accumulation: manganese superoxide dismutase, glutathione S-transferase, S-formyl glutathione hydrolase, and translation elongation factor 5A-2. However, these proteins may not be the direct determinants of Zn accumulation. The role of these and other tentatively identified proteins in Zn accumulation and tolerance is discussed