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Zika virus enhances monocyte adhesion and transmigration favoring viral dissemination to neural cells

Authors :
Emma Partiot
Nilda Vanesa Ayala-Nunez
Jacky G. Goetz
Gautier Follain
Judith R.E. Roels
Anita Eckly
Béatrice Uring-Lambert
Maxime Chazal
Raphael Gaudin
Gillian Hale
Frank M. J. Jacobs
Sandrine Bourdoulous
Orestis Faklaris
Sherif R. Zaki
Aurélie Hirschler
Nolwenn Jouvenet
Margot Carocci
Florian Bakoa
Sarah Cianférani
Christine Carapito
Frédéric Doussau
Brigid C. Bollweg
François Delalande
Institut de Recherche en Infectiologie de Montpellier (IRIM)
Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Strasbourg (UNISTRA)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Immuno-Rhumatologie Moléculaire
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Strasbourg (UNISTRA)
Fédération de Médecine Translationnelle de Strasbourg (FMTS)
Département Sciences Analytiques et Interactions Ioniques et Biomoléculaires (DSA-IPHC)
Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC)
Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centers for Disease Control and Prevention [Atlanta] (CDC)
Centers for Disease Control and Prevention
Swammerdam Institute for Life Sciences
University of Amsterdam [Amsterdam] (UvA)-Center for Neurosciences
Génomique virale et vaccination
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pasteur [Paris]
Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)
Institut Cochin (IC UM3 (UMR 8104 / U1016))
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)
BioCampus Montpellier (BCM)
Université Montpellier 1 (UM1)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Biologie et pharmacologie des plaquettes sanguines: hémostase, thrombose, transfusion
Université de Strasbourg (UNISTRA)-EFS-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Les Hôpitaux Universitaires de Strasbourg (HUS)
Institut des Neurosciences Cellulaires et Intégratives (INCI)
Université Louis Pasteur - Strasbourg I-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
This work has received funding from the French State via the French National Research Agency (ANR) as part of the program Investissements d’avenir (IdEx Université de Strasbourg) to RG. This work was supported by an ATIP-AVENIR starting grant to RG. The research leading to these results has received funding from the People Program (Marie Curie Actions) of the European Union’s Seventh Framework Program (FP7/2007–2013) under REA grant agreement no. PCOFUND-GA-2013-609102, through the PRESTIGE program coordinated by Campus France, and from the French Agency for Research on AIDS and Viral Hepatitis (ANRS), both attributed to NVAN. Experiments conducted by G.F. and J.G.G. were funded by Plan Cancer (OptoMetaTrap), Ligue contre le Cancer, Idex Attractivités (University of Strasbourg), and by institutional funds from INSERM and University of Strasbourg. G.F. was supported by a doctoral fellowship from Ligue Contre le Cancer. Mass spectrometry experiments were supported by the French Proteomic Infrastructure (ProFI
ANR-10-INBS-08-03). F.B. is a recipient of a PhD grant provided by ANRT (Association Nationale de la Recherche et de la Technologie). N.J. is funded by Agence Nationale pour la Recherche (ANR-16-CE15-0025-01), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Institut Pasteur. CDC contributions to this paper written and edited by G.L.H. and B.C.B. in their private capacity. No official support or endorsement by the Centers for Disease Control and Prevention, Department of Health and Human Services is intended, nor should be inferred. All authors read, provided feedback, and approved the paper. The findings and conclusions in this report are those of the authors and do not necessarily represent the official position of the Centers for Disease Control and Prevention. The following reagent was obtained through the NIH AIDS Reagent Program, Division of AIDS, NIAID, NIH: HIV-1 NL4-3 AD8 Infectious Molecular Clone (pNL(AD8)) from Dr. Eric O. Freed (cat# 11346).
ANR-16-CE15-0025,Viro-Storm,Mécanismes de production incontrôlée de cytokines au cours de l'infection virale(2016)
European Project: 609102,EC:FP7:PEOPLE,FP7-PEOPLE-2013-COFUND,PRESTIGE(2014)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut Pasteur [Paris] (IP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
BioCampus (BCM)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut Pasteur [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
EFS-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
jouvenet, nolwenn
Mécanismes de production incontrôlée de cytokines au cours de l'infection virale - - Viro-Storm2016 - ANR-16-CE15-0025 - AAPG2016 - VALID
PRES Towards International Gain of Excellence - PRESTIGE - - EC:FP7:PEOPLE2014-09-01 - 2019-08-31 - 609102 - VALID
Equipe Direction scientifique
Sciences et Technologies de la Musique et du Son (STMS)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-IRCAM-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-IRCAM-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
École pratique des hautes études (EPHE)
Neuro-Immunologie Virale
Virologie UMR1161 (VIRO)
École nationale vétérinaire d'Alfort (ENVA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail (ANSES)
Laboratoire de Photonique Quantique et Moléculaire (LPQM)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-CentraleSupélec-École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)
Biologie et pharmacologie des plaquettes sanguines: hémostase, thrombose, transfusion (http://www.u949.inserm.fr/)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-EFS
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire de Spectrométrie de Masse BioOrganique, Département des Sciences Analytiques, Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien, Strasbourg, France (LSMBO-DSA-IPHC)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Immunorhumathologie moléculaire
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)
Molecular Neuroscience (SILS, FNWI)
Source :
Nature Communications, Nature Communications, Nature Publishing Group, 2019, 10 (1), pp.4430. ⟨10.1038/s41467-019-12408⟩, Nature Communications, Vol 10, Iss 1, Pp 1-16 (2019), Nature Communications, 2019, 10 (1), pp.4430. ⟨10.1038/s41467-019-12408⟩, Nature Communications, Nature Publishing Group, 2019, 10 (1), ⟨10.1038/s41467-019-12408-x⟩, Nature Communications, 10(1):4430. Nature Publishing Group
Publication Year :
2019
Publisher :
HAL CCSD, 2019.

Abstract

Zika virus (ZIKV) invades and persists in the central nervous system (CNS), causing severe neurological diseases. However the virus journey, from the bloodstream to tissues through a mature endothelium, remains unclear. Here, we show that ZIKV-infected monocytes represent suitable carriers for viral dissemination to the CNS using human primary monocytes, cerebral organoids derived from embryonic stem cells, organotypic mouse cerebellar slices, a xenotypic human-zebrafish model, and human fetus brain samples. We find that ZIKV-exposed monocytes exhibit higher expression of adhesion molecules, and higher abilities to attach onto the vessel wall and transmigrate across endothelia. This phenotype is associated to enhanced monocyte-mediated ZIKV dissemination to neural cells. Together, our data show that ZIKV manipulates the monocyte adhesive properties and enhances monocyte transmigration and viral dissemination to neural cells. Monocyte transmigration may represent an important mechanism required for viral tissue invasion and persistence that could be specifically targeted for therapeutic intervention.<br />Zika virus (ZIKV) can infect the central nervous system, but it is not clear how it reaches the brain. Here, Ayala-Nunez et al. show in ex vivo and in vivo models that ZIKV can hitch a ride in monocytes in a Trojan Horse manner to cross the endothelium and disseminate the virus.

Details

Language :
English
ISSN :
20411723
Database :
OpenAIRE
Journal :
Nature Communications, Nature Communications, Nature Publishing Group, 2019, 10 (1), pp.4430. ⟨10.1038/s41467-019-12408⟩, Nature Communications, Vol 10, Iss 1, Pp 1-16 (2019), Nature Communications, 2019, 10 (1), pp.4430. ⟨10.1038/s41467-019-12408⟩, Nature Communications, Nature Publishing Group, 2019, 10 (1), ⟨10.1038/s41467-019-12408-x⟩, Nature Communications, 10(1):4430. Nature Publishing Group
Accession number :
edsair.doi.dedup.....dde45bf7344e2f30ce082f9779330683