The evolution of the IFN system, the major innate antiviral mechanism of vertebrates, remains poorly understood. According to the detection of type I IFN genes in cartilaginous fish genomes, the system appeared 500 My ago. However, the IFN system integrates many other components, most of which are encoded by IFN-stimulated genes (ISGs). To shed light on its evolution, we have used deep RNA sequencing to generate a comprehensive list of ISGs of zebrafish, taking advantage of the high-quality genome annotation in this species. We analyzed larvae after inoculation of recombinant zebrafish type I IFN, or infection with chikungunya virus, a potent IFN inducer. We identified more than 400 zebrafish ISGs, defined as being either directly induced by IFN or induced by the virus in an IFNR-dependent manner. Their human orthologs were highly enriched in ISGs, particularly for highly inducible genes. We identified 72 orthology groups containing ISGs in both zebrafish and humans, revealing a core ancestral ISG repertoire that includes most of the known signaling components of the IFN system. Many downstream effectors were also already present 450 My ago in the common ancestor of tetrapods and bony fish and diversified as multigene families independently in the two lineages. A large proportion of the ISG repertoire is lineage specific; around 40% of protein-coding zebrafish ISGs had no human ortholog. We identified 14 fish-specific gene families containing multiple ISGs, including finTRIMs. This work illuminates the evolution of the IFN system and provides a rich resource to explore new antiviral mechanisms.

Adult skeletal muscle is capable of active and efficient differentiation in the event of injury in both physiological and pathological conditions, such as in Duchenne muscular dystrophy (DMD). DMD is characterized by different features, such as continuous cycles of degeneration/regeneration, fiber heterogeneity, chronic inflammation and fibrosis. A well-defined and standardized approach for histological and morphometric analysis of muscle samples is necessary in order to measure and quantify specific regenerative parameters in myopathies. Indeed, non-automatic methods are time-consuming and prone to error. Here, we describe a simple automatized computational approach to quantify muscle parameters with specific pipelines to be run by CellProfiler software in an open-source and well-defined fashion. Our pipelines consist of running image-processing modules in CellProfiler with the aim of quantifying different histopathological muscle hallmarks in mdx mice compared to their wild-type littermates. Specifically, we quantified the minimum Feret diameter, centrally nucleated fibers and the number of macrophages, starting from multiple images. Finally, for extracellular matrix quantification, we used Sirius red staining. Collectively, we developed reliable and easy-to-use pipelines that automatically measure parameters of muscle histology, useful for research in myobiology. These findings should simplify and shorten the time needed for the quantification of muscle histological properties, avoiding challenging manual procedures.

Animal models are essential to understand COVID-19 pathophysiology and for pre-clinical assessment of drugs and other therapeutic or prophylactic interventions. We explored the small, cheap and transparent zebrafish larva as a potential host for SARS-CoV-2. Bath exposure, as well as microinjection in the coelom, pericardium, brain ventricle, bloodstream, or yolk, did not result in detectable SARS-CoV-2 replication in wild-type larvae. However, when the virus was inoculated in the swim bladder, a modest increase in viral RNA was observed after 24 hours, suggesting a successful infection in some animals. This was confirmed by immunohistochemistry, with cells positive for SARS-CoV-2 nucleoprotein observed in the swim bladder. Several variants of concern were also tested with no evidence of increased infectivity in our model. Low infectivity of SARS-CoV-2 in zebrafish larvae was not due to the host type I interferon response, as comparable viral loads were detected in type I interferon-deficient animals. Mosaic overexpression of human ACE2 was not sufficient to increase SARS-CoV-2 infectivity in zebrafish embryos or in fish cells in vitro. In conclusion, wild-type zebrafish larvae appear mostly non-permissive to SARS-CoV-2, except in the swim bladder, an aerial organ sharing similarities with the mammalian lung.

Un voyage avec un poisson : le poisson zèbre comme modèle d'étude de l'interaction hôte-pathogène: Le poisson zèbre est de plus en plus utilisé comme organisme modèle pour l'étude des interactions hôte-pathogène. Cela est dû à un certain nombre d'avantages, notamment son degré élevé de transparence, son temps de génération rapide et son système immunitaire conservé. Dans cette thèse, nous avons utilisé le poisson zèbre pour étudier l'infection par trois pathogènes différents : le virus Sindbis (SINV), le SARS-CoV-2 et Legionella pneumophila. Nous avons d'abord étudié la voie d'invasion du cerveau exploitée par le SINV. En utilisant des virus marqués par fluorescence, nous avons pu suivre la progression de l'infection de la périphérie au cerveau. Nous avons identifié les ganglions des racines dorsales comme la porte d'entrée vers le SNC utilisée par le SINV pour atteindre le cerveau. Nous avons également constaté que le SINV utilise trois systèmes de propagation axonal ou cellule à cellule différents pour envahir le SNC. Nous avons ensuite exploré l'utilisation du poisson zèbre comme modèle d'infection par le SARS-CoV-2. Nous avons développé un nouveau protocole d'infection et d'expérimentation du poisson zèbre dans des laboratoires de biosécurité de niveau 3. Nous avons testé plusieurs souches différentes de SARS-CoV-2 et avons pu infecter la partie caudale de la vessie natatoire de manière cohérente. Cependant, l'infection a entraîné une réplication virale abortive et aucune propagation ultérieure. Nous avons étudié le rôle du récepteur ACE2 dans cette infection et généré un modèle de poisson zèbre humanisé pour cette protéine, mais cela n'a pas changé le résultat. Enfin, nous avons utilisé le poisson zèbre pour étudier l'infection par Legionella pneumophila. Nous avons caractérisé la dynamique d'infection de Legionella chez les larves de poisson zèbre et observé une dynamique particulière d'infection du jaune. Nous avons constaté que la réponse immunitaire à l'infection par Legionella est médiée par les macrophages. Nous avons également utilisé une lignée de poisson zèbre avec une expression knock-out de Mydd88 pour établir une corrélation avec la réponse immunitaire humaine et nous avons confirmé que, contrairement aux souris, le poisson zèbre présente le même phénotype. Enfin, nous avons identifié une nouvelle caractéristique de l'infection par Legionella chez le poisson zèbre, à savoir que la bactérie peut infecter le jaune de manière dépendante du T4SS pour échapper à la clairance par les leucocytes et absorber les nutriments. Dans l'ensemble, cette thèse démontre le potentiel du poisson zèbre en tant qu'organisme modèle pour l'étude des interactions hôte-pathogène. Nous avons répondu à des questions biologiques importantes tout en développant de nouveaux outils et approches pour ce type de recherche.