Identification of Differential Responses of Goat PBMCs to PPRV Virulence Using a Multi-Omics Approach.

Peste des petits ruminants (PPR) is an acute transboundary infectious viral disease of small ruminants, mainly sheep and goats. Host susceptibility varies considerably depending on the PPR virus (PPRV) strain, the host species and breed. The effect of strains with different levels of virulence on the modulation of the immune system has not been thoroughly compared in an experimental setting so far. In this study, we used a multi-omics approach to investigate the host cellular factors involved in different infection phenotypes. Peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) from Saanen goats were activated with a T-cell mitogen and infected with PPRV strains of different virulence: Morocco 2008 (high virulence), Ivory Coast 1989 (low virulence) and Nigeria 75/1 (live attenuated vaccine strain). Our results showed that the highly virulent strain replicated better than the other two in PBMCs and rapidly induced cell death and a stronger inhibition of lymphocyte proliferation. However, all the strains affected lymphocyte proliferation and induced upregulation of key antiviral genes and proteins, meaning a classical antiviral response is orchestrated regardless of the virulence of the PPRV strain. On the other hand, the highly virulent strain induced stronger inflammatory responses and activated more genes related to lymphocyte migration and recruitment, and inflammatory processes. Both transcriptomic and proteomic approaches were successful in detecting viral and antiviral effectors under all conditions. The present work identified key immunological factors related to PPRV virulence in vitro

Study of virulence of Peste des petits Ruminants Virus in relation to variability of host response

La peste des petits ruminants est une maladie virale causée par le virus de la peste des petits ruminants. Ce virus, qui appartient au genre Morbillivirus, provoque une maladie grave chez les petits ruminants domestiques (chèvres et moutons) mais atteint également les suidés et artiodactyles sauvages. Dans la nature, la maladie se présente sous trois formes principales : une forme suraiguë, une forme aiguë et une forme subaiguë, voire asymptomatique. Les formes aiguës sont caractérisées par l'apparition de symptômes (tels que la toux, la diarrhée, l'écoulement oculaire et nasal) entraînant une morbidité et une mortalité élevées. Les formes inapparentes, qui sont difficiles à détecter, peuvent contribuer à la propagation silencieuse de la maladie. Dans cette thèse, nous avons cherché à déterminer les facteurs viraux ou de l'hôte qui conduisent à l'apparition ou non des symptômes de la maladie. Pour ce faire, nous avons appliqué une approche multi-omique comprenant des méthodes de séquençage de nouvelle génération (ADN, ARN), la cytométrie de flux et la spectrométrie de masse.Les résultats obtenus montrent qu'un petit nombre de mutations peut influencer la virulence d'une souche de PPRV. Ces mutations, distribuées dans l'ensemble du génome viral, peuvent être associées à l'atténuation d'une souche virulente à travers,notamment, d’une réduction de la capacité réplicative. La virulence d'une souche virale dépend également de son interaction avec le système immunitaire de l’hôte,donc nous avons analysé la réponse des chèvres Saanen à l’infection par des souches de PPRV de virulences différentes. La vaccination ainsi que l'infection par la souche PPRV Côte d'Ivoire 1989 (faible virulence) n'ont induit aucun symptôme de maladie. Ces souches ont montré une faible réplication dans les cellules du système immunitaire (macrophages et lymphocytes). Cette faible réplication, en plus de l'induction d'une réponse antivirale efficace, est en partie responsable de l'absence de symptômes observés. La souche PPRV Maroc 2008 (forte virulence) présente un niveau élevé de réplication et induit une forte activation de la réponse antivirale et inflammatoire qui s'atténue après la synthèse d'anticorps spécifiques du virus. Les éléments clés qui sous-tendent ces réponses sont expliqués et discutés dans les différents chapitres de cette thèse.Peste des petits ruminants (PPR) is a highly pathogenic viral disease caused bypeste des petits ruminants virus (PPRV). The virus, which belongs to the genusMorbillivirus, infects primarily small domestic ruminants (goats and sheep) but alsosuids and wild artiodactyls. In nature, the disease occurs in three main forms:superacute, acute and subacute. Acute forms are characterised by the appearance ofsymptoms (such as coughing, diarrhoea, runny eyes and nose) leading to highmorbidity and mortality. Inapparent forms, which are difficult to detect, maycontribute to the silent spread of the disease. In this thesis, we sought to determine theviral or host factors that lead to the appearance or non-appearance of diseasesymptoms. To this end, we applied a multi-omics approach including next generationsequencing methods (DNA, RNA), flow cytometry and mass spectrometry.Results obtained from of comparative genomic analyses show that a small number ofmutations can influence the virulence of a PPRV strain. These mutations, distributedthroughout the viral genome, can be associated with the attenuation of a virulent strainthrough notably a reduction in replicative capacity in its natural hosts. As the virulenceof a virus strain is also tightly linked with its interaction with the host immune system,we analysed the response of Saanen goats to infection with PPRV strains of differentvirulence. Vaccination as well as infection with the low virulence PPRV Côte d'Ivoire1989 strain did not induce any disease symptoms. These strains showed lowreplication in immune-competent cells (APCs and lymphocytes). This weakreplication, in addition to the induction of an effective antiviral response, is partlyresponsible for the absence of symptoms observed. The highly virulent PPRV Morocco2008 strain has a high level of replication and induces an activation of antiviral andinflammatory responses that subsides after the synthesis of virus-specific antibodies.The key elements underlying these responses are explained and discussed throughoutthe different chapter of this thesis

Etude de la virulence du virus de la Peste des Petits Ruminants en relation avec la variabilité de la réponse de l’hôte

Peste des petits ruminants (PPR) is a highly pathogenic viral disease caused bypeste des petits ruminants virus (PPRV). The virus, which belongs to the genusMorbillivirus, infects primarily small domestic ruminants (goats and sheep) but alsosuids and wild artiodactyls. In nature, the disease occurs in three main forms:superacute, acute and subacute. Acute forms are characterised by the appearance ofsymptoms (such as coughing, diarrhoea, runny eyes and nose) leading to highmorbidity and mortality. Inapparent forms, which are difficult to detect, maycontribute to the silent spread of the disease. In this thesis, we sought to determine theviral or host factors that lead to the appearance or non-appearance of diseasesymptoms. To this end, we applied a multi-omics approach including next generationsequencing methods (DNA, RNA), flow cytometry and mass spectrometry.Results obtained from of comparative genomic analyses show that a small number ofmutations can influence the virulence of a PPRV strain. These mutations, distributedthroughout the viral genome, can be associated with the attenuation of a virulent strainthrough notably a reduction in replicative capacity in its natural hosts. As the virulenceof a virus strain is also tightly linked with its interaction with the host immune system,we analysed the response of Saanen goats to infection with PPRV strains of differentvirulence. Vaccination as well as infection with the low virulence PPRV Côte d'Ivoire1989 strain did not induce any disease symptoms. These strains showed lowreplication in immune-competent cells (APCs and lymphocytes). This weakreplication, in addition to the induction of an effective antiviral response, is partlyresponsible for the absence of symptoms observed. The highly virulent PPRV Morocco2008 strain has a high level of replication and induces an activation of antiviral andinflammatory responses that subsides after the synthesis of virus-specific antibodies.The key elements underlying these responses are explained and discussed throughoutthe different chapter of this thesis.La peste des petits ruminants est une maladie virale causée par le virus de la peste des petits ruminants. Ce virus, qui appartient au genre Morbillivirus, provoque une maladie grave chez les petits ruminants domestiques (chèvres et moutons) mais atteint également les suidés et artiodactyles sauvages. Dans la nature, la maladie se présente sous trois formes principales : une forme suraiguë, une forme aiguë et une forme subaiguë, voire asymptomatique. Les formes aiguës sont caractérisées par l'apparition de symptômes (tels que la toux, la diarrhée, l'écoulement oculaire et nasal) entraînant une morbidité et une mortalité élevées. Les formes inapparentes, qui sont difficiles à détecter, peuvent contribuer à la propagation silencieuse de la maladie. Dans cette thèse, nous avons cherché à déterminer les facteurs viraux ou de l'hôte qui conduisent à l'apparition ou non des symptômes de la maladie. Pour ce faire, nous avons appliqué une approche multi-omique comprenant des méthodes de séquençage de nouvelle génération (ADN, ARN), la cytométrie de flux et la spectrométrie de masse.Les résultats obtenus montrent qu'un petit nombre de mutations peut influencer la virulence d'une souche de PPRV. Ces mutations, distribuées dans l'ensemble du génome viral, peuvent être associées à l'atténuation d'une souche virulente à travers,notamment, d’une réduction de la capacité réplicative. La virulence d'une souche virale dépend également de son interaction avec le système immunitaire de l’hôte,donc nous avons analysé la réponse des chèvres Saanen à l’infection par des souches de PPRV de virulences différentes. La vaccination ainsi que l'infection par la souche PPRV Côte d'Ivoire 1989 (faible virulence) n'ont induit aucun symptôme de maladie. Ces souches ont montré une faible réplication dans les cellules du système immunitaire (macrophages et lymphocytes). Cette faible réplication, en plus de l'induction d'une réponse antivirale efficace, est en partie responsable de l'absence de symptômes observés. La souche PPRV Maroc 2008 (forte virulence) présente un niveau élevé de réplication et induit une forte activation de la réponse antivirale et inflammatoire qui s'atténue après la synthèse d'anticorps spécifiques du virus. Les éléments clés qui sous-tendent ces réponses sont expliqués et discutés dans les différents chapitres de cette thèse

Etude de la virulence du virus de la Peste des Petits Ruminants en relation avec la variabilité de la réponse de l’hôte

Peste des petits ruminants (PPR) is a highly pathogenic viral disease caused bypeste des petits ruminants virus (PPRV). The virus, which belongs to the genusMorbillivirus, infects primarily small domestic ruminants (goats and sheep) but alsosuids and wild artiodactyls. In nature, the disease occurs in three main forms:superacute, acute and subacute. Acute forms are characterised by the appearance ofsymptoms (such as coughing, diarrhoea, runny eyes and nose) leading to highmorbidity and mortality. Inapparent forms, which are difficult to detect, maycontribute to the silent spread of the disease. In this thesis, we sought to determine theviral or host factors that lead to the appearance or non-appearance of diseasesymptoms. To this end, we applied a multi-omics approach including next generationsequencing methods (DNA, RNA), flow cytometry and mass spectrometry.Results obtained from of comparative genomic analyses show that a small number ofmutations can influence the virulence of a PPRV strain. These mutations, distributedthroughout the viral genome, can be associated with the attenuation of a virulent strainthrough notably a reduction in replicative capacity in its natural hosts. As the virulenceof a virus strain is also tightly linked with its interaction with the host immune system,we analysed the response of Saanen goats to infection with PPRV strains of differentvirulence. Vaccination as well as infection with the low virulence PPRV Côte d'Ivoire1989 strain did not induce any disease symptoms. These strains showed lowreplication in immune-competent cells (APCs and lymphocytes). This weakreplication, in addition to the induction of an effective antiviral response, is partlyresponsible for the absence of symptoms observed. The highly virulent PPRV Morocco2008 strain has a high level of replication and induces an activation of antiviral andinflammatory responses that subsides after the synthesis of virus-specific antibodies.The key elements underlying these responses are explained and discussed throughoutthe different chapter of this thesis.La peste des petits ruminants est une maladie virale causée par le virus de la peste des petits ruminants. Ce virus, qui appartient au genre Morbillivirus, provoque une maladie grave chez les petits ruminants domestiques (chèvres et moutons) mais atteint également les suidés et artiodactyles sauvages. Dans la nature, la maladie se présente sous trois formes principales : une forme suraiguë, une forme aiguë et une forme subaiguë, voire asymptomatique. Les formes aiguës sont caractérisées par l'apparition de symptômes (tels que la toux, la diarrhée, l'écoulement oculaire et nasal) entraînant une morbidité et une mortalité élevées. Les formes inapparentes, qui sont difficiles à détecter, peuvent contribuer à la propagation silencieuse de la maladie. Dans cette thèse, nous avons cherché à déterminer les facteurs viraux ou de l'hôte qui conduisent à l'apparition ou non des symptômes de la maladie. Pour ce faire, nous avons appliqué une approche multi-omique comprenant des méthodes de séquençage de nouvelle génération (ADN, ARN), la cytométrie de flux et la spectrométrie de masse.Les résultats obtenus montrent qu'un petit nombre de mutations peut influencer la virulence d'une souche de PPRV. Ces mutations, distribuées dans l'ensemble du génome viral, peuvent être associées à l'atténuation d'une souche virulente à travers,notamment, d’une réduction de la capacité réplicative. La virulence d'une souche virale dépend également de son interaction avec le système immunitaire de l’hôte,donc nous avons analysé la réponse des chèvres Saanen à l’infection par des souches de PPRV de virulences différentes. La vaccination ainsi que l'infection par la souche PPRV Côte d'Ivoire 1989 (faible virulence) n'ont induit aucun symptôme de maladie. Ces souches ont montré une faible réplication dans les cellules du système immunitaire (macrophages et lymphocytes). Cette faible réplication, en plus de l'induction d'une réponse antivirale efficace, est en partie responsable de l'absence de symptômes observés. La souche PPRV Maroc 2008 (forte virulence) présente un niveau élevé de réplication et induit une forte activation de la réponse antivirale et inflammatoire qui s'atténue après la synthèse d'anticorps spécifiques du virus. Les éléments clés qui sous-tendent ces réponses sont expliqués et discutés dans les différents chapitres de cette thèse

Identification of a murine cell line that distinguishes virulent from attenuated isolates of the morbillivirus Peste des Petits Ruminants, a promising tool for virulence studies

International audienceComprehensive pathogenesis studies on Peste des Petits Ruminants virus (PPRV) have been delayed so far by the absence of a small animal model reproducing the disease or an in vitro biological system revealing virulence differences. In this study, a mouse 10T1/2 cell line has been identified as presenting different susceptibility to virulent and attenuated PPRV strains. As evidenced by immunofluorescence test and RT-PCR, both virulent and attenuated PPR viruses penetrated and initiated the replication cycle in 10T1/2 cells, independently of the presence of the SLAM goat receptor. However, only virulent strains successfully completed their replication cycle while the vaccine strains did not. Since 10T1/2 cells are interferon-producing cells, the role of the type I interferon (type I IFN) response on this differentiated replication between virulent and attenuated strains was verified by stimulation or repression. Modulation of the type I IFN response did not improve the replication of the vaccine strains, indicating that other cell factor(s) not yet established may hinder the replication of attenuated PPRV in 10T1/2. This 10T1/2 cell line can be proposed as a new in vitro tool for PPRV-host interaction and virulence studies

Comparative pathogenesis of peste des petits ruminants virus strains of difference virulence

International audienceAbstract Peste des petits ruminants (PPR) is an acute disease of small ruminants caused by a morbillivirus. Clinical observation of the disease in the field revealed that several species of small ruminants are affected to varying degrees. This difference in disease-related effects could depend either on the host or on the virulence of the virus strain. A previous study highlighted the difference in virulence between two strains of PPRV used to infect Saanen goats. For this breed, PPRV Morocco 2008 strain (MA08) was highly virulent while PPRV Côte d’Ivoire 1989 (IC89) strain induced mild disease. Experimental studies generally based on healthy and young animals do not permit exploration of the natural variability of the host susceptibility to PPRV. Therefore, building on the previous study on Saanen goats, the current study focussed on this breed of goat and used commercially available animals with an unknown history of infection with other pathogens. Results confirmed the previous disease pattern for PPRV IC89 and MA08 strains. Viral RNA detection, macroscopic and histological lesions were stronger for the highly virulent MA08 strain. We show here for the first time that viral RNA can be detected in the tissues of vaccinated animals. Viral RNA was also detected for the first time in serum samples, which is in agreement with the role of circulating immune cells in transporting the virus into host target organs. Thus, this study provides insight into the pathogenesis of strains of different virulence of PPRV and will help to better understand the onset of the disease

Evolution of attenuation and risk of reversal in Peste des Petits Ruminants vaccine train Nigeria 75/1

International audiencePeste des Petits Ruminants (PPR) is a highly infectious disease caused by a virus of the Morbillivirus genus. The current PPR eradication effort relies mainly on the implementation of massive vaccination campaigns. One of the most widely used PPR vaccines is the Nigeria 75/1 strain obtained after attenuation by 75 serial passages of the wild type isolate in cell cultures. Here we use high throughput deep sequencing of the historical passages that led to the Nigeria 75/1 attenuated strain to understand the evolution of PPRV attenuation and to assess the risk of reversal in different cell types. Comparison of the consensus sequences of the wild type and vaccine strains showed that only 18 fixed mutations separate the two strains. At the earliest attenuation passage at our disposal (passage 47), 12 out of the 18 mutations were already present at a frequency of 100%. Low-frequency variants were identified along the genome in all passages. Sequencing of passages after the vaccine strain showed evidence of genetic drift during cell passages, especially in cells expressing the SLAM receptor targeted by PPRV. However, 15 out of the 18 mutations related to attenuation remained fixed in the population. In vitro experiments suggest that one mutation in the leader region of the PPRV genome affects virus replication. Our results suggest that only a few mutations can have a serious impact on the pathogenicity of PPRV. Risk of reversion to virulence of the attenuated PPRV strain Nigeria 75/1 during serial passages in cell cultures seems low but limiting the number of passages during vaccine production is recommended