Soutenance de thèse de Anna NDIAYE

Les infections respiratoires aiguës (IRA) constituent un problème majeur de santé publique, causant une morbidité et une mortalité importantes, notamment chez les enfants et les personnes âgées. Ces infections présentent des étiologies variées, mais les virus représentent une proportion importante des causes d’IRA. L'émergence du SARS-CoV-2 et la pandémie de COVID-19 ont suscité un regain d’intérêt pour l’étude des virus respiratoires en raison de leur impact sanitaire. Au Sénégal, la pandémie COVID-19 a entraîné un vif intérêt pour l’acquisition de nouvelles compétences sur les technologies de séquençage de nouvelle génération (NGS) et leur application dans le suivi de l’évolution des variants durant l’épidémie dans le pays. Cela nous a amené ainsi à évaluer si l’application du NGS avait été étendue à l’étude de la diversité génétique d’autres virus respiratoires par séquençage du génome entier. Il a été constaté qu’au Sénégal, des travaux avaient été menés, mais qu’ils étaient principalement axés sur l’analyse de fragments de gènes cibles, sans recourir systématiquement au NGS. Ces études ne permettaient donc pas d'explorer pleinement la diversité génétique des virus respiratoires au niveau du génome complet. Notre thèse a porté sur les virus respiratoires au Sénégal en utilisant le NGS pour le séquençage du génome entier. Dans un premier temps, nous avons étudié le SARS-CoV-2 durant la vague la plus meurtrière de COVID-19 au Sénégal, de mars à avril 2021, en séquençant 291 génomes grâce à la technologie Illumina. Nous avons identifié 16 lignées distinctes selon la base PANGOLIN, avec une prédominance de la lignée B.1.1.420, malgré la présence du variant alpha. L’étude a révélé 1125 polymorphismes mononucléotidiques par rapport au génome de référence de Wuhan, avec la densité la plus élevée dans l’ORF10. Cette étude a aussi permis de détecter, pour la première fois au Sénégal, une souche de la sous-lignée P.1.14 (GR/20J Gamma V3), indiquant une diversification importante du virus. Dans un second temps, nous avons étudié la co-circulation d’autres virus respiratoires avec le SARS-CoV-2 durant l’épidémie. Sur 437 échantillons, 3,43 % des patients positifs COVID-19 positifs ont révélé des co-infections avec d'autres virus principalement les adénovirus et les rhinovirus. Un seul cas de co-infection avec le virus de la grippe B a été détecté. Ces résultats appellent à des recherches plus approfondies sur les co-infections et leurs effets sur la gravité de l’infection. Dans un troisième temps nous avons étudié la diversité génétique des virus respiratoires chez les enfants au Sénégal par séquençage du génome entier. Des prélèvements nasopharyngés de 156 enfants souffrant d'IRA ont montré que 73,72 % d'entre eux étaient positifs pour au moins un virus, le rhinovirus (50 %) et la grippe B (41,67 %) étant les plus fréquents. Plusieurs co-infections ont été identifiées, dont l'association rhinovirus et grippe B, ainsi que d'autres combinaisons impliquant l’adénovirus. Cette étude a permis de produire les premières séquences génomiques complètes ou quasi-complètes du Bocavirus humain et des virus parainfluenza de types 2, 3 et 4 au Sénégal, enrichissant ainsi les bases de données internationales des souches du Sénégal. Dans l’ensemble, nos travaux soulignent la diversité génétique et la circulation importante des virus respiratoires au Sénégal. La détection de variants du SARS-CoV-2 et des co-infections respiratoires rappelle la complexité des dynamiques des infections virales, en particulier dans les environnements à faibles ressources. Des recherches ultérieures et le séquençage du génome entier sont essentiels pour comprendre les modèles évolutifs de ces virus et améliorer les réponses de santé publique.

Acute respiratory infections (ARIs) are a major public health issue and one of the leading causes of morbidity and mortality worldwide, primarily affecting children and the elderly. These infections have a variety of etiologies, but viruses account for a significant proportion of ARI causes. The emergence of SARS-CoV-2 and the COVID-19 pandemic has sparked renewed interest in respiratory viruses and highlighted the importance of studying them due to their potential to cause serious health consequences. In Senegal, the COVID-19 pandemic led to a keen interest in acquiring new skills in next-generation sequencing (NGS) technologies and their application in monitoring the evolution of variants during the epidemic in the country. This led us to assess whether the application of NGS had been extended to the study of the genetic diversity of other respiratory viruses by whole genome sequencing. It was observed that, in Senegal, studies had been conducted, but they were primarily focused on the analysis of targeted gene fragments, without systematically using NGS. As a result, these studies did not fully explore the genetic diversity of respiratory viruses at the whole-genome level. Our thesis focused on respiratory viruses in Senegal, using NGS for whole-genome sequencing. Initially, we studied SARS-CoV-2 during the deadliest wave of COVID-19 in Senegal, from March to April 2021, by performing complete genome sequencing. This allowed us to analyze SARS-CoV-2 mutations. Using Illumina technology, 291 genome sequences were studied, revealing 16 distinct lineages according to the PANGOLIN database. Despite the circulation of the Alpha variant, the main lineage identified was B.1.1.420. The study revealed 1,125 single nucleotide polymorphisms (SNPs) compared to the Wuhan reference genome, with the highest density occurring in ORF10. Notably, this study detected for the first time in Senegal a SARS-CoV-2 strain belonging to the P.1.14 (GR/20J Gamma V3) sublineage, highlighting significant viral diversification during this period. Secondly, we studied the co-circulation of other respiratory viruses with SARS-CoV-2 during the epidemic. Using a multiplex PCR kit, 437 samples were analyzed, and 3.43% of COVID-19 positive patients showed co-infections with other viruses. Adenoviruses and rhinoviruses were the most frequent. Interestingly, only one case of co-infection with influenza B virus was detected. These findings call for further research on co-infections and their effects on infection severity. Thirdly, we examined the genetic diversity of respiratory viruses in children in Senegal through whole-genome sequencing. Over a one-year period, nasopharyngeal swabs from 156 children with acute respiratory symptoms were collected, revealing that 73.72% tested positive for at least one virus. Rhinovirus (50%) and influenza B (41.67%) were the most frequently detected viruses. Several co-infections were identified, such as rhinovirus and influenza B, as well as combinations of multiple viruses, including adenovirus. The sequencing efforts of this study have provided the first complete or near-complete genomic sequences of human Bocavirus as well as human parainfluenza virus types 2, 3 and 4 in Senegal, enriching the international databases of Senegalese strains. Overall, our work underscores the genetic diversity and significant circulation of respiratory viruses in Senegal. The detection of SARS-CoV-2 variants and respiratory co-infections highlights the complexity of viral infection dynamics, particularly in resource-limited settings. Further research and whole-genome sequencing are essential to understand the evolutionary patterns of these viruses and improve public health responses.