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Research Article
Xiaoyan Chang*1, Keru Zhou*1, Yanguang Liu1,2, Lian Duan3, Lichun Zhang2, Guoliang Zhang3, Haikun Wang4, Guiqin Wang1
1Nanjing Advanced Academy of Life and Health, 2Institute of Animal Bio-technology,Jilin Academy of Agricultural Sciences, 3National Clinical Research Center for Infectious Diseases, Shenzhen Third People’s Hospital,Southern University of Science and Technology, 4CAS Key Laboratory of Molecular Virology and Immunology, Institut Pasteur of Shanghai, Chinese Academy of Sciences,University of Chinese Academy of Sciences
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Nous décrivons ici un protocole pour l’emballage des pseudovirus et la mesure de l’activité neutralisante des anticorps.
Depuis 1996, les virus H5 de la lignée A/oie/Guangdong/1/96-lignée hautement pathogène (IAHP) sont à l’origine d’épidémies de grippe chez les volailles et les oiseaux sauvages. Parfois, les humains en sont également victimes, ce qui entraîne une mortalité élevée. Néanmoins, la recherche sur les virus de l’IAHP est souvent entravée, étant donné qu’elle doit être traitée dans des laboratoires de niveau de biosécurité 3. Pour résoudre ce problème, les pseudovirus sont adoptés comme alternative aux virus de type sauvage dans certaines expériences d’études IAHP H5. Les pseudovirus s’avèrent être les outils idéaux pour étudier les anticorps neutralisants contre les virus IAHP H5. Ce protocole décrit les procédures et les étapes critiques des préparations de pseudovirus IAHP H5 et des tests de neutralisation des pseudovirus. En outre, il traite du dépannage, de la limitation et des modifications de ces tests.
Depuis 1996, les virus H5 de la grippe aviaire hautement pathogène (IAHP) de la lignée A/oie/Guangdong/1/96 sont à l’origine d’épidémies de grippe continuelles chez les volailles et les oiseaux sauvages, ce qui représente d’énormes pertes socio-économiques dans l’industrie mondiale de la volaille. Parfois, les humains sont également infectés par elle, confrontés à un taux de mortalité élevé 1,2. Cependant, la recherche sur les virus de l’IAHP est souvent entravée, étant donné qu’elle ne peut pas être traitée en dehors des laboratoires de niveau de biosécurité 3. Pour résoudre ce problème, les pseudovirus sont adoptés comme alternative aux virus de type sauvage dans certaines expériences d’études IAHP H5. Les pseudovirus sont suffisamment sûrs pour être pratiqués dans des laboratoires de niveau de biosécurité 2.
Les pseudovirus IAHP H5 appartiennent à des virus chimériques constitués de noyaux de virus de substitution, d’enveloppes lipidiques avec les glycoprotéines de surface des virus de la grippe et de gènes rapporteurs. Les carottes de pseudovirus sont généralement dérivées du virus de l’immunodéficience humaine (VIH) lentivirale, des rétrovirus tels que le virus de la leucémie murine (MLV) et du virus de la stomatite vésiculeuse (VSV)3. Plus précisément, le système d’emballage du VIH-1 est largement utilisé pour produire le pseudovirus de la grippe, où les principaux gènes fournis sont gag et pol. Le gène gag du VIH exprime les protéines centrales. Le gène pol exprime l’intégrase et la transcriptase inverse, toutes deux nécessaires à l’expression du gène rapporteur dans les cellules transduites. Imitant le génome du virus de substitution, le gène rapporteur est intégré dans le noyau du pseudovirus sous forme d’ARN. Le gène rapporteur exprimera la protéine dans les cellules hôtes. Les niveaux d’expression génique des gènes rapporteurs peuvent être utilisés pour mesurer l’efficacité de l’infection pseudovirale 3,4. Le rapporteur principal est la luciférase luciole pour mesurer les unités de luminescence relative (RLU) ou l’activité relative de la luciférase (RLA) dans les cellules transduites. D’autres rapporteurs tels que lacZ, Gaussia et Renilla luciferase sont également utilisés, mais dans une moindre mesure5.
Les pseudovirus sont des outils idéaux pour étudier les anticorps neutralisants contre les virus H5 HAPI. Pour mesurer le pouvoir neutralisant des anticorps, les tests de neutralisation des pseudovirus (PN)6 sont utilisés. L’hémagglutinine (HA) et la neuraminidase (NA) sont des glycoprotéines présentes à la surface du virus de la grippe A 7,8. Le HA est composé d’un domaine de tête globulaire pour la liaison au récepteur et d’un domaine souche pour la fusion membranaire. La protéine NA a l’activité sialidase pour faciliter la libération du virus 7,8. Un test NP peut mesurer des anticorps neutralisants dirigés contre les protéines HA. Les anticorps neutralisants dirigés contre la tête et la région souche de l’HA peuvent également être détectés par des tests de fixation et d’entrée virales. Par rapport aux virus de type sauvage, les expériences de neutralisation des pseudovirus ont des valeurs de détection plus sensibles, peuvent être manipulées en toute sécurité dans un laboratoire de biosécurité de niveau 2 et sont généralement plus faciles à utiliser dans la pratique.
Ce protocole présente en détail les procédures et les étapes critiques des préparations de pseudovirus IAHP H5 et des tests PN. En outre, il traite du dépannage, de la limitation et des modifications de ces tests. Dans cette étude, la souche A/Thailand/1(KAN)-1/2004(TH) des virus IAHP H5N1 a été utilisée comme exemple. Pour obtenir les sérums immunitaires utilisés dans les essais, ce protocole a sélectionné la protéine HA provenant de la souche TH comme immunogène pour immuniser les souris.
Toutes les opérations expérimentales liées aux pseudovirus ont été réalisées sous condition ABSL2 à l’Institut Pasteur de l’Académie chinoise des sciences de Shanghai (IPS, CAS). Les expériences sur les animaux ont été réalisées sur la base des protocoles sur les animaux approuvés par le Comité institutionnel de soin et d’utilisation des animaux de l’IPS, CAS.
1. Emballage de pseudovirus avec transfection de phosphate de calcium
2. Détection de l’expression des protéines HA, NA et VIH-1 p24 du pseudovirus grippal
3. Titrage des pseudovirus
4. Préparation du sérum immunitaire
REMARQUE: Le sérum immunitaire sera utilisé pour des expériences liées aux cellules, et l’opération expérimentale doit être effectuée dans des conditions aseptiques.
5. Test de neutralisation des pseudovirus (NP)
6. Essai d’attachement de pseudovirus
7. Évaluation de l’entrée virale
Expression des protéines HA, NA et VIH-1 p24 du pseudovirus de la grippe
Pour déterminer l’efficacité de l’emballage viral, les stocks de pseudovirus grippaux ont d’abord été détectés par le test HA (figure 2A). Les unités d’HA par millilitre de pseudovirus de la grippe sont de 643 (tableau 3). Le test Western blot et les tests ELISA sandwich ont été utilisés pour tester l’expression des protéines p24 HA, NA et VIH-1. Ensuite, les rapports de l’unité HA et la quantité de gag p24 pour les pseudovirus ont été calculés. Les résultats du test Western blot ont montré qu’il y avait 4 types de protéines : les protéines HA0, HA1, HA2 et NA (figure supplémentaire 2). Cela indique que les protéines d’enveloppe des pseudovirus grippaux sont similaires à celles des virus de type sauvage. Les ratios HA et Gag p24 se situaient dans une fourchette normale (tableau 3)9.
| Souches de pseudovirus | HAU/ml | 1.00E + 05 pg/mL | Rapport HAU/1,00E+05 pg* |
| P A/Thaïlande/(KAN-1)/2004 | 642,52 ± 30,26 | 4,20 ± 0,17 | 152.98 |
| *Les ratios des unités HA et la quantité de VIH-1 Gag p24 dans les pseudovirus ont été calculés comme suit : unités HA / la quantité de Gag p24. |
Tableau 3 : Quantification du pseudovirus H5.
Titrage des pseudovirus
Pour mesurer la concentration de particules virales fonctionnelles, l’activité relative de la luciférase (RLA) du pseudovirus a été détectée. Les lectures RLA dépendent de nombreuses variables. Pour identifier l’effet de la quantité de cellules transduites sur les lectures RLA, nous avons ensemencé les cellules de 1250, 2500, 5000, 10000, 20000 et 40000 par puits de plaque de 96 puits (Figure 2). Les résultats ont montré que les lectures RLA de pseudovirus sont les plus élevées, et l’erreur type de moyenne est la plus faible lorsque 5000 cellules sont ensemencées dans un puits de plaque de 96 puits (Figure 4A). Pour identifier l’effet du temps d’incubation, les lectures RLA sont détectées 48 h, 60 h et 72 h après l’infection virale. Les résultats ont montré que lorsqu’ils sont incubés pendant 60 heures, les lectures RLA du pseudovirus sont plus élevées en valeurs et meilleures en répétabilité avec une faible erreur-type de la moyenne (Figure 4B). Les résultats indiquent qu’il convient d’ensemencer 5000 cellules dans un puits d’une plaque de 96 puits et de détecter les lectures RLA 60 h après l’infection virale.
Dosages NP
Les titres de neutralisation des sérums immunitaires du groupe témoin et du groupe DDV ont été mesurés par des dosages NP (figure 5). Comme le montre la figure 5A, les sérums immuns du groupe DDV présentaient des titres de neutralisation élevés contre la souche pseudovirus A/Thailand/1(KAN)-1/04. En revanche, les sérums du groupe témoin n’ont montré aucune activité de neutralisation (figure 5B). Par rapport aux tests sérologiques traditionnels (tests HI et MN), les tests NP sont plus sensibles (les données ne sont pas présentées).
Essai de neutralisation de l’attachement
Certains anticorps de neutralisation peuvent entraver la fixation des virus aux récepteurs de l’acide sialique. Ces anticorps sont dirigés vers la tête de l’HA et sont prédominants après l’immunisation par un vaccin commercial ou l’infection par le virus de la grippe. Pour identifier l’activité neutralisante de ces anticorps, des tests de neutralisation de l’attachement sont effectués (Figure 3). Par rapport aux sérums témoins, l’activité neutralisante des sérums immunitaires est puissante, ce qui indique qu’il y a beaucoup d’anticorps dirigés contre la tête de l’HA dans les sérums immunitaires (Figure 6A).
Évaluation de l’entrée virale
Ce test est utilisé pour identifier les anticorps qui entravent la fusion de l’enveloppe virale et des membranes endosomiques lors de l’infection par le virus de la grippe. Ces anticorps sont dirigés vers le domaine de la tige HA et sont généralement moins puissants. Pour mesurer les titres de neutralisation de ces anticorps, des tests post-fixation sont effectués (Figure 3). Il existe des différences significatives entre les sérums immunitaires et les sérums témoins, ce qui indique qu’il y a des anticorps dirigés contre la région souche HA dans les sérums immunitaires (figure 6B).

Figure 1 : Organigramme de la transfection médiée par le calcium. Cet organigramme est utilisé pour décrire les principales procédures de transfection médiée par le calcium. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 2 : Quantification et titrage du pseudovirus. (A) Organigramme du test HA du pseudovirus décrivant les principales étapes du test HA du pseudovirus. (B) Organigramme du test du pseudovirus P24 décrivant les principales étapes du test du pseudovirus P24. (C) Organigramme du test de titrage des pseudovirus décrivant les principales étapes du test de titrage des pseudovirus. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 3 : Tests de neutralisation basés sur des pseudovirus. (A) Organigramme du test NP décrivant les principales étapes du test NP. (B) Organigramme du test d’attachement du pseudovirus décrivant les principales étapes du test d’attachement. (C) Organigramme d’évaluation du test d’entrée virale décrivant les principales étapes du test d’entrée virale. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 4 : titrage du pseudovirus. (A) Différentes quantités de cellules par puits dans une plaque de 96 puits influencent les lectures de RLA. 1250, 2500, 5000, 10000, 20000 et 40000 cellules ont été ensemencées dans une plaque de 96 puits. (B) Le moment de récolte différent influence les lectures d’ALR. Les lectures RLA sont détectées 48 h, 60 h et 72 h après l’infection virale. Les données recueillies à partir de trois expériences indépendantes sont présentées sous forme de moyenne ± SEM; les barres d’erreur représentent l’erreur-type de la moyenne (MEB). Une ANOVA unidirectionnelle avec test de Tukey a été effectuée. P < 0,0001; ns, non significatif. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 5 : réponses en anticorps neutralisants H5 détectées avec le pseudovirus. (A) Titrage des réponses en anticorps neutralisants des sérums immuns du groupe DDV. (B) Titrage des réponses en anticorps neutralisants des sérums immuns du groupe témoin. La CI 50 est définie comme les dilutions réciproques de l’anticorps neutralisant qui peut inhiber50% du pseudovirus. Les données recueillies à partir de trois expériences indépendantes sont présentées sous forme de moyenne ± SEM; les barres d’erreur représentent l’erreur-type de la moyenne (MEB). VSVG pseudovirus a été utilisé comme un contrôle négatif. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 6 : Détection de la puissance des anticorps de neutralisation par des tests de liaison et d’entrée virale. (A) Les sérums immuns du groupe DDV, et non ceux du groupe témoin, inhibent la fixation virale aux cellules. (B) Les sérums immunisés du groupe DDV, et non ceux du groupe témoin, inhibent partiellement l’infection virale post-attachement. Les données recueillies à partir de trois expériences indépendantes sont présentées sous forme de moyenne ± SEM; les barres d’erreur représentent l’erreur-type de la moyenne (MEB). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
| Composition complète du milieu DMEM | Concentration |
| Dulbecco’s Modified Eagle Medium (DMEM) | 1x |
| Sérum fœtal bovin | 10% |
| Pénicilline (1 U/mL)/streptomycine | 1 μg/ mL |
Tableau 1 : Composition complète du milieu DMEM.
| Matériaux | Concentration | Volume |
| 2x HEPES (pH 7,1) | -- | 675,0 μL |
| CaCl 2 (2,5 M) | -- | 67,5 μL |
| ddH2O | -- | 529,2 μL |
| pCMV Δ 8,9 | 1000 ng/μL | 18,9 μL |
| pCMV/R-HA | 100 ng/μL | 27,0 μL |
| pCMV/R-NA | 50 ng/μL | 13,5 μL |
| pHR-Luc | 1000 ng/μL | 18,9 μL |
Tableau 2 : Système d’empaquetage des pseudovirus.
Figure supplémentaire 1 : Organigramme de l’immunisation des souris. Cet organigramme décrit les principales procédures d’immunisation des souris. Les sérums immunitaires ont été utilisés comme échantillons. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.
Figure supplémentaire 2 : Expression des protéines HA, NA et VIH-1 p24 du pseudovirus de la grippe. Western blot de protéines pseudovirales. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Nous décrivons ici un protocole pour l’emballage des pseudovirus et la mesure de l’activité neutralisante des anticorps.
Ce travail a été soutenu par les subventions de recherche du Projet de renforcement des capacités d’innovation de la province du Jiangsu (BM2020019), du Projet scientifique et technologique de Shenzhen (No. JSGG20200225150702770), le Programme de recherche prioritaire stratégique de l’Académie chinoise des sciences (XDB29030103), le Projet scientifique et technologique du Guangdong (n° 2020B1111340076) et le Programme de recherche ouvert du Laboratoire de la baie de Shenzhen (No. SZBL202002271003).
| 1 % Érythrocytes de l’enfant | Bio-canal | BC-RBC-C001 | Réactif |
| Plaques de culture cellulaire à 96 puits (à fond plat) | Thermo fisher scientific | 167008 | consommable Plaques |
| culture cellulaire à 96 puits (à fond rond) | Thermo fisher scientific | 163320 | Consommable |
| Allegra X-15R | Beckman soc | -- | Équipement/Centrifugeuse |
| BD Seringues à insuline | BD | 324910 | Consommable |
| Chlorure de calcium Anhydre | AMRESCO | 1B1110-500G | Réactif |
| diphosphate de chloroquine | Selleck | S4157 | Réactif |
| Dulbecco' s Medium Eagle modifié (DMEM) | Gibco | 12100-046 | Réactif |
| Sérum de veau fœtal | Gibco | 16000-044 | Réactif |
| HEK293FT | Gibco | R700-07 | Lignée cellulaire |
| HEPES FREE ACID | AMRESCO | 0511-250G | Réactif |
| HIV-1 p24 Antigène ELISA | ZeptoMetrix | 801111 | Kit de réactifs |
| Système de dosage de la luciférase Congélateur Pack | Promega | E4530 | Kit de réactifs |
| MDCK.1 | ATCC | CRL-2935 | Lignée cellulaire |
| Tubes de microcentrifugation 1,5 mL | Thermo fisher scientific | 509-GRD-Q | Consommable |
| Tubes à centrifuger coniques Nunc 15 mL | Thermo fisher scientific | 339650 | Consommable |
| Nunc Tubes à centrifuger coniques 50 mL Thermo | fisher scientific | 339652 | consommables |
| Nunc EasYFlask 75 cm2 | Thermo fisher scientific | 156499 | consommables |
| Pénicilline-Streptomycine | Gibco | 15140-122 | |
| Réactif Pointes de pipette (10 &mu ; L) | Thermo fisher scientific | TF102-10-Q | Consommable |
| Pointes de pipette (100 &mu ; L) | Thermo fisher scientific | TF113-100-Q | Consommable |
| Pointes de pipette (1000 &mu ; L) | Thermo fisher scientific | TF112-1000-Q | Consommable |
| Pipettes sérologiques (5 mL) | Thermo fisher scientific | 170355N | Consommables Pipettes |
| sérologiques (10 mL) | Thermo fisher scientific | 170356N | Consommables |
| Trypsine/EDTA | Gibco | 25200-072 | Réactif |
| Varioskan Flash | Thermo fisher scientifique | -- | Équipement/Lecteur de microplaques |
| Enveloppe d’eau Incubateur | Thermo fisher scientifique | 3111 | Équipement/Cellule Incubateur |
| Pentobarbital sel de sodium | Sigma | 57-33-0 | Réactif |