Generating a new vaccine for protecting poultry from Newcastle disease and controlling viral shedding
Génération d’un nouveau vaccin pour protéger les volailles contre la maladie de Newcastle et l’excrétion virale
Résumé
In addition to influenza, Newcastle disease is one of the two major diseases of poultry that strongly impact the animal health and farming owing to animal bans and depopulations. Vaccines against Newcastle disease are available. They have been developed some decades ago from isolates collected in the 60’s. They usually provide an excellent clinical protection. However, field reports of the last decade, mainly from Africa and Asia, suggest partial vaccination failures in some farms despite proper vaccination. In parallel, in vivo trials have shown that current vaccines provide a good clinical protection against a challenge with recent field strains, but do not prevent shedding of the challenge virus from vaccinated birds. To address this issue, one of the objectives of this study was to generate a new vaccine prototype with improved efficacy against virulent strains circulating worldwide. To generate new engineered attenuated viruses, we first developed an improved reverse genetics system. We demonstrate that the reduction of the number of plasmids to 2 compared to the conventional system based on 4 plasmids does not affect the performances of reverse genetics for virulent strains but significantly increases the yield of attenuated viruses. In a second step, we focused on the behavior of the attenuated and virulent viruses generated by reverse genetics. The viruses were tagged with fluorescent reporter genes to make easier they follow up in cell culture. We show that only virulent strains produce cytopathic effects in vitro. However, both attenuated and virulent strains are able to establish persistent infection in cells without cytopathic effects. Persistently infected cells resist to a super-infection by another virus. In contrast, after co-infection by two different viruses, we show that a cell infected by one virus can be infected by a second one by direct virus trafficking between the cells through cell membrane extensions. This observation supports the possibility of recombination events in the field which are frequently claim in the literature from comparative bioinformatics of field isolates and vaccine strains. Indeed, we show that cells can be infected by multiple viruses through direct contacts between cells. In a last step, a new vaccine prototype has been produced consisting in the substitution of immune-protective antigens in the conventional LaSota vaccine by their homologues derived from an original isolate of Madagascar (2008). We show that this prototype is protective against challenges with three different viruses, including two recent isolates from Africa and Asia.
La maladie de Newcastle est une de deux pestes aviaires qui, comme l’influenza, impactent fortement les élevages d’oiseaux domestiques par leur incidence clinique et leurs conséquences économiques sur la filière (contrôle des mouvements d’animaux, abattages sanitaires et préventifs). Des vaccins contre cette maladie ont été développés il y a plusieurs décennies à base de souches virales isolées dans les années 60. Ils assurent normalement une excellente protection clinique. Toutefois, depuis une dizaine d’années, des observations de terrain, principalement en Afrique et en Asie, font état d’échecs partiels de vaccination avec occurrence de foyers réduits dans des élevages a priori correctement vaccinés. En parallèle, des essais in vivo en conditions contrôlées ont établi que les vaccins actuels protégeaient bien cliniquement contre une épreuve avec des souches virulentes récentes mais n’empêchaient pas leur excrétion par les animaux vaccinés. Pour résoudre cette problématique, l’objectif de ce travail a été de générer une souche vaccinale plus efficace contre les souches virulentes circulant actuellement à l’échelle du globe. Pour générer des virus atténués modifiés, nous avons dû dans un premier temps améliorer le système conventionnel de génétique inverse. Nous montrons que la réduction du nombre de plasmides à 2 dans le système, permet de générer plus de virus atténués que le système conventionnel basé sur 4 plasmides. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés à étudier le comportement in vitro de virus atténués et virulents équipés de marqueurs fluorescents. Nous montrons que seuls les virus virulents induisent un effet cytopathique in vitro. En revanche, les deux types de virus induisent une infection persistante à long terme sans effet cytopathique. Les cellules infectées de façon persistante résistent à une surinfection par un autre virus. En revanche, lors de co-infections simultanées, nous établissons qu’une cellule infectée par un premier virus peut s’infecter par un second virus lors d’un transfert direct de matériel viral d’une cellule à une autre par des extensions membranaires. Cette observation est remise en perspective par rapport à la capacité de ces virus à se recombiner chez l’animal telle qu’identifiée par des analyses bioinformatiques comparatives de différents isolats. En effet, nous montrons que des cellules peuvent s’infecter avec plusieurs virus par contact direct. Dans un dernier travail, une nouvelle souche vaccinale a été générée consistant à insérer des antigènes immunoprotecteurs d’un virus original isolé à Madagascar en 2008, dans un génome d’une souche vaccinale conventionnelle utilisée depuis plus de 50 ans. Nous montrons que cette nouvelle souche protège efficacement contre trois génotypes viraux dont deux circulant actuellement en Afrique et en Asie.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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