Summary

Utilisation d'<em> In vivo</em> Imagerie à suivre la progression de cytomégalovirus souris une infection expérimentale chez les prématurés

Published: July 06, 2013
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Summary

Le cytomégalovirus (HCMV) infection humaine des nouveau-nés représentent une cause importante de déficience mentale, mais les événements moléculaires conduisant à la pathogenèse induite par le virus sont encore mal compris. Pour étudier la dynamique de l'infection du cerveau, nous avons adapté animal entier<em> In vivo</em> Imagerie d'effectuer une analyse temps-cours des nouveau-nés infectés par un virus recombinant luciférase.

Abstract

Cytomégalovirus humain (HCMV ou HHV-5) est un agent pathogène mortelle, chez les personnes immunodéprimées. Lors de l'infection congénitale ou néonatale, le virus peut infecter et de se répliquer dans le développement du cerveau, ce qui peut induire des lésions neurologiques graves, y compris la surdité et le retard mental. En dépit de la gravité potentielle des symptômes, les options thérapeutiques sont limitées par l'absence d'un vaccin et l'absence d'un traitement antiviral spécifique. En outre, une description précise des événements moléculaires qui se produisent au cours de l'infection du système nerveux central (SNC) fait encore défaut depuis observations proviennent principalement de l'autopsie des enfants infectés. Plusieurs modèles animaux, comme les macaques rhésus CMV, ont été mis au point et fourni des indications importantes sur la pathogenèse CMV dans le SNC. Cependant, en dépit de sa proximité avec l'évolution des humains, ce modèle a été limitée par la procédure d'inoculation intracrânienne utilisé pour infecter les animaux et les inconvénientsistently induire une infection du système nerveux central. En outre, les considérations éthiques ont favorisé le développement de modèles alternatifs, parmi lesquels l'infection néonatale de souriceaux nouveau-nés par le cytomégalovirus de la souris (MCMV) a récemment permis des avancées significatives. Par exemple, il a été signalé que l'injection intrapéritonéale de MCMV à Balb / c nouveau-nés conduit à l'infection de neurones et les cellules gliales dans des zones spécifiques du cerveau. Ces résultats suggèrent que l'inoculation expérimentale de souris pourrait récapituler les déficits induits par l'infection à CMV chez les enfants. Néanmoins, une analyse dynamique de l'infection par MCMV des nouveau-nés est difficile à réaliser parce que la méthode classique nécessite le sacrifice d'un nombre important d'animaux à différents points dans le temps d'analyser la charge virale et / ou les paramètres liés au système immunitaire. Pour contourner cet obstacle et permettre futures enquêtes sur les animaux mutants rares, nous avons appliqué la technologie d'imagerie in vivo pour effectuer une analyse temps-courant de l'viraL diffusion dans le cerveau lors de l'injection périphérique d'une MCMV recombinant exprimant la luciférase de C57BL / 6 nouveau-nés.

Introduction

Cytomégalovirus humain (HCMV/HHV-5) est un membre de la famille β-herpesvirus. HCMV est très répandue, pathogène opportuniste qui est généralement acquise en début de vie comme une infection asymptomatique 1. Comme tous les virus de l'herpès, HCMV persiste pendant toute la vie de l'hôte dont le système immunitaire contrôle étroitement la réplication virale. Les épisodes de réactivation virale surviennent surtout chez les personnes immunodéprimées comme les patients transplantés recevant des médicaments pour prévenir le rejet du greffon 2. Chez les adultes, HCMV a également été liée à glioblastomes 3. En outre, HCMV est un agent pathogène important pour les nouveau-nés avec une immunité immature 4-6. La primo-infection dans le développement du fœtus ou nouveau-né peut avoir de graves conséquences. HCMV infection est la cause infectieuse la plus fréquente des malformations congénitales et des troubles de l'enfance dans les pays développés. On estime que l'incidence de l'infection néonatale HCMV affecte 0,5-1% of toutes les naissances vivantes dont 5-10% vont souffrir de symptômes sévères tels que la microcéphalie ou hypoplasie cérébelleuse. En outre, 10% des nourrissons infectés par une infection virale subclinique se développer plus tard des séquelles entraînant un retard mental, perte, défauts visuels ou de la saisie et de l'épilepsie 7,8 auditive.

Contrairement aux autres herpèsvirus humains tels que l'herpès simplex 1 (HSV-1/HHV-1) qui peut être inoculé à des souris par différentes voies d'injection 9, la réplication du cytomégalovirus est spécifique à l'espèce. Cette fonctionnalité a gravement entravé les enquêtes de HCMV pathogenèse qui sont effectuées dans différents modèles animaux (souris, rat, cochon Guinée, le singe rhésus) et leurs CMV spécifiques de l'hôte d'origine respectifs. Tous les VMC présentent des similitudes importantes dans la taille du génome et de l'organisation, le tropisme tissulaire et la régulation de l'expression des gènes. Ils induisent également des pathologies similaires dans leur hôte respectif. Malgré la diversité génomique êtreentre HCMV et souris cytomégalovirus (MCMV) (50% des ORF présents dans le virus humain sont identifiés dans le CMV murin), le modèle de la souris s'est récemment révélé être avantageux, surtout parce que les souches mutantes peuvent être testés pour leur capacité à contrôler virale la réplication in vivo. Cela a conduit à un crible génétique qui a permis d'estimer le nombre de gènes de souris exprimés au stade adulte qui composent le "résistome" à ce virus 10. Au total, cela indique que les souris infectées par MCMV représentent un modèle intéressant pour l'étude des interactions hôte-virus chez les adultes. L'exploration de l'infection congénitale à CMV est plus complexe parce que les différences dans l'organisation de la couche placentaire entre l'homme et la souris nuisent à la transmission mère-fœtus de l'infection virale chez la souris. Récemment, l'injection directe de MCMV dans le placenta à jour 12.5 de gestation a permis infection du cerveau de souris nouveau-nés qui ont conduit à la dépréciation audience 11. Cependant, la plupart investigations utilisent désormais injection intrapéritonéale de 4-20 hr-nés âgés de fournir dissémination virale systémique pouvant conduire à une infection hématogène du cerveau, un modèle qui est plus pertinent que celui d'une injection intracrânienne. Ce protocole a fourni d'importantes informations sur la pathogenèse CMV et plus particulièrement, il a été démontré que l'infection par MCMV de nouveau-nés résultats de la réplication virale dans les cellules neuronales et gliales situées dans les foyers inflammatoires qui sont infiltrés par des cellules mononucléaires comme les macrophages 12. Ce rapport décrit également la morphogénèse altérée du cervelet accompagné d'une diminution granulaire prolifération des neurones et de la migration et de l'induction de plusieurs gènes d'interféron-stimulés. Le rôle essentiel des cellules T CD8 + pour le contrôle de MCMV dans le système nerveux central a également été rapporté par le même groupe 13. Un aspect important à considérer lors de l'analyse de l'effet pathologique d'un microbe est la dynamique de l'infecterd'ions. Dans le cas de MCMV, il est particulièrement important d'explorer et de quantifier la progression de la diffusion du virus dans le cerveau en développement afin de comprendre et d'anticiper l'ampleur des futurs blessures neurobiologiques. Traditionnellement, la quantification de la progression d'une infection nécessite le sacrifice régulier des animaux infectés de titrer l'agent pathogène dans les tissus, tels que le cerveau, qui sont autrement inaccessibles. Ce type de protocole est maintenant contestée par l'amélioration nécessaire du bien-être animal et les 3R (Réduire, Refine, Replace) principes 14. L'utilisation des technologies d'imagerie in vivo peut permettre une réduction drastique du nombre d'animaux qui sont nécessaires dans des expériences d'infection in vivo. Ici, nous présentons et décrivons une analyse temps-courant de la diffusion du virus dans le cerveau lors de intrapéritonéale MCMV-Luc injection pour les nouveau-nés de souris. En utilisant les mêmes animaux, nous avons suivi et surveillé in vivo les sites d'intense viréplication ral au cours d'une période de 2 semaines.

Protocol

1. Préparation de la suspension virale Obtenir la souche Smith de MCMV exprimant la luciférase (MCMV-Luc 15) du laboratoire de Ulrich Koszninowski. Dans ce recombinant, le gène de la luciférase est insérée dans le locus du génome IE2 MCMV. Pour amplifier MCMV-Luc, infecter une lignée murine de la moelle osseuse des cellules stromales (M2-10B4, ATCC # CRL-1972) avec MCMV à différents multiplicité d'infection (MOI, 0,001 à 1) 16. Pour ce faire, ajoutez le…

Representative Results

Une expérience représentative est illustrée à la figure 1. Lors de l'injection intrapéritonéale de 50 PFU de MCMV-Luc (groupe A montre une injection similaire menée au bleu de méthylène pour visualiser la voie sous-cutanée de l'aiguille), les nouveau-nés ont été anesthésiés et reçues simultanément 0,3 mg du substrat luciférase (Luciferin, Caliper). Quinze minutes plus tard, les animaux ont été placés face ventrale dans la chambre de l'acquisition de la SIIV 50 (système …

Discussion

En utilisant la technologie d'imagerie in vivo pour surveiller MCMV-Luc diffusion chez la souris nouveau-nés, nous avons pu observer la propagation du virus dans le cerveau des animaux mutants, par opposition au type sauvage. En outre dissection de l'animal et de l'imagerie ex vivo du cerveau a confirmé la présence du virus de luminescence dans le système nerveux central. En outre, nous avons également procédé à l'immunohistochimie (non représenté) sur coupes fines ce…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Nous remercions Lee Tuddenham (IBMC, Strasbourg) pour amplifier et titrant MCMV-Luc et Thomas Baumert (INSERM U748, Strasbourg) la permission d'utiliser l'animalerie de l'Institut de virologie. Le soutien financier de l'INSERM, Université de Strasbourg et l'Agence Nationale de la Recherche (ANR-08-MIEN-005-01) est reconnu. La participation initiale de Sonia Beroud et Laetitia Lelieur au cours de leur projet de master est également reconnu.

Materials

Reagent/Material
DMEM Fisher Scientific W3523A
Methylene blue Sigma Aldrich 319112
Insulin needles VWR 613-4897
Ketamine CentraVet Ket 201
Xylazine/Vetranal Sigma Aldrich 46995
DPBS DUTSCHER P0436500
Luciferin Caliper 760504
gentamycin Sigma Aldrich G1272
penicillin/streptomycin Gibco 15070
carboxymethylcellulose Sigma Aldrich C4888
formaldehyde Sigma Aldrich F8775
crystal violet Sigma Aldrich C3886
Equipment
IVIS 50 Caliper/Perkin Elmer

Referências

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Citar este artigo
Ostermann, E., Macquin, C., Bahram, S., Georgel, P. Use of In vivo Imaging to Monitor the Progression of Experimental Mouse Cytomegalovirus Infection in Neonates. J. Vis. Exp. (77), e50409, doi:10.3791/50409 (2013).

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