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Carla Gouin (équipe V2I) a le plaisir de vous convier à sa soutenance de thèse intitulée "Tropisme cellulaire initial du SARS-CoV-2 dans le poumon humain : du poumon entier aux sous-populations de macrophages". Ce travail de thèse intitulé a été réalisé sous la direction d’Isabelle Schwartz au sein de l’équipe Vaccins Immunopathologie Immunomodulation (V2I) de l’unité VIM.

La soutenance aura lieu le mercredi 20 décembre 2023 à 14H00 dans l'amphithéâtre Jacques Poly du bâtiment 440 à l’INRAE de Jouy-en-Josas. 

Le jury est composé de : Pascal Barbry (Directeur de recherche, Institut de Pharmacologie Moléculaire et Cellulaire), Sophie Le Poder (Professeure des Universités, Ecole Nationale Vétérinaire d’Alfort), Nicolas Bertho (Chargé de recherche, INRAE-ONIRIS) et Philippe Devillier (PU-PH, Hôpital Foch – UVSQ).

Résumé :  Les mécanismes pathogéniques impliqués dans les phases initiales de l’infection par le SARS-CoV-2 restent mal compris au niveau pulmonaire, en dépit d’une abondante activité de recherche depuis l’émergence de la pandémie COVID-19. Des travaux conduits sur des modèles de culture de cellules humaines isolées, d’explants, d’organoïdes ou de lung-on-a-chip ont donné des résultats discordants quant aux cibles initiales pulmonaires principales du virus et à la réponse innée induite. Dans ce travail de thèse, j’ai évalué un modèle original d’étude des premières étapes de l’infection virale qui consiste à infecter un poumon humain entier maintenu vivant ex vivo selon une technique utilisée couramment en transplantation pulmonaire, permettant ainsi d’étudier l’infection dans des conditions respectant les interactions spatiales. Cette technique (perfusion pulmonaire ex vivo, PPEV) consiste à ventiler et perfuser des poumons pendant quelques heures et conduit à évaluer et réhabiliter des poumons dits marginaux. Par la technique de RNA-seq sur cellule unique, nous avons découvert que le poumon entier maintenu sous PPEV sans virus présente un programme d’activation génique particulier que nous avons exploré dans un premier volet de la thèse. Ainsi nous avons mis en évidence, que la PPEV en elle-même induit une réponse inflammatoire qui varie en fonction du temps et des types cellulaires. Cette réponse s’accompagne d’une signature génique indiquant une réduction de la signalisation du cytosquelette dans les cellules épithéliales alvéolaires de type 2 et les cellules endothéliales, ainsi qu’une réduction de la migration et de l’activation des lymphocytes et cellules dendritiques. Ce travail révèle pour la première fois la réponse biologique à la PPEV en fonction des types cellulaires, potentiellement associée à des effets sur les suites cliniques. Dans un second temps, nous avons infecté sous PPEV des poumons avec différents isolats viraux et réalisé des analyses de RNA-seq sur cellule unique qui ont révélé que les macrophages alvéolaires (AMs) et ceux dérivés des monocytes (MoMacs) sont les cibles principales du virus. Par contre, les cellules épithéliales et les sous-populations de monocytes pulmonaires ne sont pas significativement associées au virus. Nous avons étudié la réponse de différents types de monocytes/macrophages in vitro après dissociation de tissus pulmonaire humain, tri en cytométrie puis culture avec le virus. Nous avons révélé des réponses spécifiques inflammatoires en fonction des populations cellulaires, des souches virales et des doses, les cellules MoMacs étant les plus inflammatoires en réponse au virus. Ces résultats originaux mettent en évidence le rôle des macrophages à l’étape initiale de l’infection et suggèrent que leur réponse pourrait conditionner l’apparition des lésions ultérieures associées à la gravité en fonction de la composition initiale alvéolaire en sous populations de monocytes/macrophages, de la souche virale et de la dose. Dans un projet parallèle, j’ai étudié une méthode visant à réduire cette inflammation, sur poumon de porc, en procédant à une dialyse du perfusat pour éliminer les déchets métaboliques accumulés. Nous avons montré que la dialyse ne réduit pas l’inflammation, mais l’augmente plutôt, après 6 ou 12 heures. Au total, ce projet de thèse a montré les atouts et les limites d’un modèle d’infection virale de poumon entier maintenu ex vivo. Il a mis en lumière l’implication des sous-populations de monocytes/macrophages dans les premières étapes de l’infection par le SARS-CoV-2. Il a également conduit à mieux comprendre les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans la technique de maintien ex vivo du poumon, ce qui sera utile pour améliorer la conduite de la transplantation.