Abstract :
[en] The common carp is one of the most important freshwater species in aquaculture and its colourful subspecies koi is grown for personal pleasure and exhibitions. Both subspecies are economically important. In the 1990s, a highly contagious and lethal pathogen called koi herpesvirus (KHV) or cyprinid herpesvirus 3 (CyHV-3) began to cause severe financial losses in these two carp industries worldwide. Because of its economic importance and its numerous original biological properties, CyHV 3 became rapidly an attractive subject for applied and fundamental research. The goal of this thesis was to identify the portals of entry of CyHV-3 in carp. This information is essential to understand the pathogenesis and the epidemiology of the infection, but also to develop efficacious vaccines. Prolonged CyHV-3 cultivation in vitro leads to the spontaneous attenuation of the virus. To circumvent this problem, the entire viral genome was cloned as a bacterial artificial chromosome (BAC). Then to test the usefulness of the BAC clone, several recombinants strains were generated as described in the first chapter. In the second chapter, we took profit of the CyHV-3 BAC clone to produce a recombinant strain encoding a firefly luciferase (LUC) expression cassette. Infection of carp by immersion in water containing the CyHV-3 LUC strain demonstrated, using bioluminescent in vivo imaging system (IVIS), that the skin, and not the gills, is the major portal of entry for CyHV-3. Fish skin provides mechanical, chemical and immune protection against injury and pathogenic microorganisms. Its mucus layer confers an innate immune protection against pathogen entry. However, there is little in vivo evidence on the role of skin mucus as a first line of innate immune protection against bacterial and viral infections. In the third chapter, we used the CyHV-3 LUC strain and IVIS to investigate the roles of epidermal mucus as an innate immune barrier against CyHV-3 entry. Our results demonstrate that the mucus of the skin inhibits CyHV-3 binding to epidermal cells and contains soluble molecules able to neutralize CyHV-3 infectivity.
The skin is the major portal of entry after inoculation by immersion in water containing CyHV-3. While this model of infection mimics some natural conditions in which infection takes place, other epidemiological conditions could favor entry of virus through the digestive tract. Consequently, in the fourth and last chapter, we investigated the role of the carp digestive tract as a viral portal of entry using bioluminescence imaging. We found that feeding carp with infectious materials induces CyHV-3 entry through infection of the pharyngeal periodontal mucosa. In conclusion, this study demonstrated that according to epidemiological conditions, CyHV-3 can enter carp either through infection of the skin (immersion in infectious water) or through infection of the pharyngeal periodontal mucosa (feeding on infectious materials). The existence of these two portal of entry adapted to different epidemiological conditions most probably contributes to the high contagious nature of the virus.
[fr] Les carpes commune et koi sont importantes sur le plan économique. La première est une des espèces d’eau douce les plus importantes en aquaculture tandis que la seconde est très prisée des collectionneurs. Dans les années 1990, un pathogène mortel et très contagieux, appelé herpèsvirus de la carpe koi (KHV) ou herpèsvirus cyprin 3 (CyHV-3), a commencé à causer de lourdes pertes financières dans ces deux industries. En raison de ces pertes économiques et des propriétés biologiques originales du CyHV-3, il est rapidement devenu un sujet intéressant pour la recherche appliquée et fondamentale. Le but de cette thèse était d’identifier les portes d’entrée du CyHV-3 chez la carpe. Cette étape est essentielle pour comprendre la pathogénie et l’épidémiologie de l’infection, mais également pour le développement de vaccins efficaces. La culture prolongée du CyHV-3 in vitro mène à une atténuation spontanée. Pour contourner cette difficulté, l’entièreté de son génome a été clonée en tant que chromosome artificiel bactérien (BAC) comme décrit dans le premier chapitre de cette thèse. Ensuite, plusieurs souches virales recombinantes ont été produites, illustrant l’intérêt de cet outil moléculaire. Dans le deuxième chapitre, nous avons tiré profit du CyHV-3 BAC pour produire une souche recombinante exprimant le gène de la luciférase (LUC) de la luciole. L’infection de carpes, par immersion dans de l’eau contenant du CyHV-3 LUC, a permis de démontrer, grâce à la bioluminescence in vivo (IVIS), que la peau est la porte d’entrée principale du CyHV-3 et non les branchies. La peau des poissons fournit une protection mécanique, chimique et immunologique contre les blessures et les micro-organismes pathogènes. Le mucus cutané confère également une protection immune innée contre les pathogènes. Peu d’études existent sur le rôle in vivo du mucus comme protection immune innée contre les bactéries ou les virus. Le troisième chapitre de cette thèse décrit l’utilisation du CyHV-3 LUC et de l’IVIS pour investiguer le rôle du mucus cutané en tant que barrière immune innée contre l’entrée du virus. Les résultats démontrent que le mucus inhibe l’attachement du CyHV-3 aux cellules épidermiques et qu’il contient des molécules solubles capables de neutraliser l’infection virale. Les études précédentes démontrent que la peau est une porte d’entrée majeure lors d’une infection par immersion dans de l’eau contenant du virus. Tandis que ce modèle mime certaines conditions naturelles d’infection, d’autres conditions épidémiologiques privilégient une entrée du virus par le tractus digestif. Aussi, dans le quatrième et dernier chapitre, nous avons étudié par IVIS le tractus digestif de la carpe en tant que porte d’entrée virale. Cette étude démontre que nourrir des carpes avec du matériel infecté induit une entrée du CyHV-3 au niveau de la muqueuse périodontale pharyngienne.
En conclusion, cette thèse démontre qu’en fonction des conditions épidémiologiques, le CyHV-3 peut infecter la carpe soit par la peau, soit par le pharynx. L’existence de ces deux portes d’entrée adaptées aux différentes conditions épidémiologiques contribue très probablement à la nature hautement contagieuse du virus.
