La pathogenèse du virus du syndrome reproducteur et respiratoire porcin (VSRRP) dans un nouveau modèle de cellules épithéliales des voies respiratoires du porc génétiquement modifiées (NPTr-CD163)

Abstract

Le syndrome reproducteur et respiratoire (SRRP) est une maladie virale répandue en Amérique du Nord et est la source de grandes pertes économiques dans l’industrie porcine. Son agent étiologique, le virus du SRRP (VSRRP), est un virus ayant besoin de plusieurs récepteurs afin d’entrer dans une cellule. Un de ceux-ci est le récepteur CD163 qui est essentiel à l’internalisation complète du virus. En effet, l’ajout du récepteur à des cellules n’étant pas permissives au virus les rendent permissives. Puisque ce récepteur semble crucial à l’infection du VSRRP, des porcs ont été génétiquement modifiés afin de ne pas posséder le récepteur CD163. Ces porcs modifiés sont complètement résistants au virus et ne comportent pas de différences phénotypiques comparativement aux porcs non modifiés. Récemment, dans notre laboratoire, une lignée cellulaire porcine a été génétiquement modifiée afin d’étudier la pathogenèse du VSRRP lors de co-infection avec d’autres pathogènes porcins. Plus précisément, des cellules de trachée de porcelet naissant (NPTr) ont été modifiées afin d’exprimer le récepteur CD163 et permettre la réplication du VSRRP. Cependant, le VSRRP est habituellement connu pour causer la mort des cellules qu’il infecte par apoptose, comme c’est le cas dans les macrophages alvéolaires porcins (PAM) et les MARC-145. Intéressement, le VSRRP peut se répliquer dans les NPTr-CD163 à une vitesse similaire que dans les MARC-145, mais sans causer de mort cellulaire. De plus, le VSRRP est un virus ayant un haut taux de mutations et ceci pourrait favoriser éventuellement son adaptation pour infecter des cellules sans récepteur CD163. Nos hypothèses, sont que le VSRRP peut s’adapter à des cellules ne possédant pas de récepteur CD163 et que la réponse cellulaire des NPTr-CD163 contre le VSRRP est mieux adaptée ce qui permet la survie des cellules infectées. Afin de déterminer si le VSRRP peut s’adapter à des cellules sans récepteur CD163, la souche québécoise de référence du VSRRP de type 2 IAF-Klop a été répliquée sur des ratios grandissants de cellules NPTr ne possédant pas le récepteur CD163 nommées NPTr-N2. Aussi, afin de déterminer l’impact de l’infection du VSRRP dans les NPTr-CD163 et les MARC-145, la modulation de l’expression des ARNm de ces deux lignées cellulaires a été déterminée par séquençage à haut débit (SHD) en utilisant la technologie Illumina. Les résultats de la première expérience furent étonnants puisque contrairement à notre hypothèse, le virus ne s’est pas adapté aux cellules sans récepteurs CD163. Au niveau du deuxième objectif concernant la modulation de l’expression des ARNm des cellules MARC-145 et NPTr-CD163 infectées par le VSRRP, les résultats ont permis de démontrer qu’il y a une certaine activation des gènes impliqués dans la voie de signalisation de l’apoptose dans les NPTr-CD163, mais qu’il y a aussi une forte inhibition, ce qui pourrait expliquer la survie de ces cellules. Ces résultats permettent une meilleure compréhension de la réponse de ces deux lignées cellulaires à l'infection virale.

Porcine reproductive and respiratory syndrome (PRRS) is a widely spread disease in North America that causes huge economic losses in porcine industry. The PRRS virus (PRRSV) needs a lot of receptors to enter the cells. One of them is CD163, a crucial receptor to the virus internalization. Due to the importance of this receptor, researchers have genetically modified pigs to not express the CD163 receptor, providing them a resistance to PRRSV. Recently, a porcine cell-line was genetically modified to study PRRSV co-infection pathogenesis with other swine pathogens. More precisely, newborn pig trachea cells (NPTr) were modified to express the CD163 receptor, to allow PRRSV infection. However, PRRSV is known to trigger death of permissive infected cells through apoptosis, such as porcine alveolar macrophages (PAM), and MARC-145 cells. Interestingly, PRRSV can replicates into NPTr-CD163 cells at a similar rate than in MARC-145 infected cells but without inducing cell death. Also, PRRSV genome possesses high mutation rate, allowing possibility to adapt to cells without CD163 receptor. Those observations lead to the following question: how does PRRSV affect gene expression in MARC-145 cells and in NPTr-CD163 cells. Our hypothesis is that NPTr-CD163 cells response against PRRSV infection is better adapted which allow cells survival compared to MARC-145 infected cells. We also think that PRRSV could adapt to cells without CD163 receptor. Therefore, type-2 PRRSV strain, IAF-Klop, was used to infect cells at several passages containing lower to higher ratios of NPTr cells without CD163 receptor (called NPTr-N2). Also, mRNA expression modulation of the MARC-145 and the NPTr-CD163 infected cells was determined by an RNA-Seq experiment using the Illumina technology. Surprisingly, PRRSV was not able to adapt and infect NPTr-N2 cells. For the RNA-Seq experiment, an activation of the genes involved in the apoptosis pathway could be observed in NPTr-CD163 cells, but a lot of surviving genes were also expressed. This experiment gave us important insights in regards to the different mechanisms involved into PRRSV pathogenicity.