Molecular dialogue between tick-borne encephalitis virus and louping ill virus with their tick vector, Ixodes ricinus

A l’échelle mondiale, l’émergence de maladies virales transmises par les tiques est en nette augmentation depuis le début du XXIe siècle. En Europe, la tique est le premier arthropode capable de transmettre la plus large variété de pathogènes à l’homme et à l’animal. Ixodes ricinus, espèce de tique majoritairement représentée en Europe, transmet notamment les virus de l’encéphalite à tique (TBEV) et louping ill (LIV), responsables de méningo-encéphalites respectivement chez l’homme et les moutons. Bien que la transmission de ces virus par la tique soit connue depuis près d’une centaine d’années, les mécanismes permettant à la tique de répliquer et transmettre les virus à un hôte sont encore méconnus. Aussi, une meilleure compréhension du dialogue moléculaire entre le virus et son vecteur est un prérequis majeur dans la lutte contre les maladies vectorielles.Le premier objectif de ce projet de thèse a été d’identifier les interactions protéiques établies par TBEV et LIV avec leur vecteur I. ricinus. En ce sens, une cartographie des interactions entre les protéines de TBEV, de LIV et celles d’I. ricinus a été établie et a révélé que les protéines de TBEV et LIV interagissaient avec différents modules protéiques des cellules de tique tels que des voies de signalisation contrôlant la transduction de signaux, la transcription, la dégradation protéique et des fonctions du cytosquelette.La tique, quant à elle, met en place des moyens de lutte afin de limiter l’impact du virus sur ses traits de vie. Cette lutte se traduit notamment par l’initiation et le maintien d’une réponse immunitaire. Le second objectif était ainsi d’explorer la réponse ARN interférence (voie antivirale décrite comme majeure des arthropodes) d’I. ricinus lors de l’infection à TBEV et à LIV. Le séquençage des petits ARNs issus de cellules de tique infectées par TBEV et LIV et de tiques vivantes infectées par TBEV a montré qu’I. ricinus produisaient des petits ARNs de 22 nucléotides à partir des ARNs viraux.Le rôle des protéines de tiques interagissant avec TBEV et LIV, ainsi que celui d’acteurs de l’immunité antivirale, dans le cycle viral sera appréhendé par l’inactivation de leur expression.Ce sujet de thèse initie un programme de recherche qui vise à élucider les mécanismes moléculaires de la compétence vectorielle d’I. ricinus pour les virus qu’elle transmet, dans le but de prédire la transmission d’autres arbovirus par cette même tique afin d’anticiper leurs émergences en Europe.The emergence of tick-borne viral diseases has sharply increased since the beginning of the twenty-first century. Among arthropod vectors present in Europe, ticks transmit the greatest variety of pathogens to humans and animals. Ixodes ricinus, the most abundant tick species in Europe, transmits the tick-borne encephalitis and louping Ill viruses, responsible for meningoencephalitis in humans and sheep, respectively. Although transmission of these virus was first described almost a century ago, the mechanisms that allow viral replication in the tick and subsequent transmission to vertebrate hosts are as yet poorly understood. Thus, better understanding of the molecular dialogue between virus and vector is a major prerequisite in the fight against vector-borne viruses. The first objective of the thesis was to identify protein-protein interactions (PPIs) established between TBEV and LIV with their vector I. ricinus. In this regard, a map of PPI was generated and revealed that proteins of TBEV and LIV interact with multiple protein modules of tick cells that are involved in critical biological processes, such as signal transduction, transcription, protein degradation and cytoskeletal function. Within ticks, means are deployed to limit the impact of the virus on the tick’s life cycle. This struggle is notably manifested by the initiation and maintenance of an immune response. The second objective was to explore the RNA interference (RNAi) response – a major antiviral immune mechanism in arthropods – elicited in the tick I. ricinus upon infection with TBEV and LIV. To this end, sequencing of small RNAs generated in tick cells infected with TBEV and LIV and in TBEV-infected ticks showed that I. ricinus produced small RNAs of 22 nucleotides in length derived from genomic viral RNA. The functional role of tick proteins that interact with TBEV and LIV – as well as that of critical components of antiviral immunity pathway – in the viral life cycle will be addressed in future studies by knockdown of gene expression. The results of the thesis contribute to elucidating the molecular mechanisms that underpin the vector competence of I. ricinus for the viruses it transmits, with a view to illuminating transmission of other arboviruses by the same tick species, and with the ultimate objective of improving anticipation of emergence of tick-borne viruses in Europe