Abstract Anosmia is one of the most prevalent symptoms of SARS-CoV-2 infection during the COVID-19 pandemic. However, the cellular mechanism behind the sudden loss of smell has not yet been investigated. The initial step of odour detection takes place in the pseudostratified olfactory epithelium (OE) mainly composed of olfactory sensory neurons surrounded by supporting cells known as sustentacular cells. The olfactory neurons project their axons to the olfactory bulb in the central nervous system offering a potential pathway for pathogens to enter the central nervous system by bypassing the blood brain barrier. In the present study, we explored the impact of SARS-COV-2 infection on the olfactory system in golden Syrian hamsters. We observed massive damage of the OE as early as 2 days post nasal instillation of SARS-CoV-2, resulting in a major loss of cilia necessary for odour detection. These damages were associated with infection of a large proportion of sustentacular cells but not of olfactory neurons, and we did not detect any presence of the virus in the olfactory bulbs. We observed massive infiltration of immune cells in the OE and lamina propria of infected animals, which may contribute to the desquamation of the OE. The OE was partially restored 14 days post infection. Anosmia observed in COVID-19 patient is therefore likely to be linked to a massive and fast desquamation of the OE following sustentacular cells infection with SARS-CoV-2 and subsequent recruitment of immune cells in the OE and lamina propria .

Abstract Understanding the pathogenesis of the SARS-CoV-2 infection is key to develop preventive and therapeutic strategies against COVID-19, in the case of severe illness but also when the disease is mild. The use of appropriate experimental animal models remains central in the in-vivo exploration of the physiopathology of infection and antiviral strategies. This study describes SARS-CoV-2 intra-nasal infection in ferrets and hamsters with low doses of low-passage SARS-CoV-2 clinical French isolate UCN19, describing infection levels, excretion, immune responses and pathological patterns in both animal species. Individual infection with 10 3 pfu SARS-CoV-2 induced a more severe disease in hamsters than in ferrets. Viral RNA was detected in the lungs of hamsters but not of ferrets and in the brain (olfactive and/or spinal bulbs) of both species. Overall, the clinical disease remained mild, with serological responses detected from 7 days and 10 days post inoculation in hamsters and ferrets respectively. Virus became undetectable and pathology resolved within 14 days. The kinetics and levels of infection can be used in ferrets and hamsters as experimental models for understanding the pathogenicity of SARS-CoV-2, and testing the protective effect of drugs.

Abstract Puumala orthohantavirus (PUUV) causes a mild form of haemorrhagic fever with renal syndrome (HFRS) called nephropathia epidemica (NE), regularly diagnosed in Europe. France represents the western frontier of the expansion of NE in Europe with two distinct areas: an endemic area (north-eastern France) where PUUV circulates in rodent populations, with detection of many human NE cases, and a non-endemic area (south-western France) where the virus is not detected, with only a few human cases being reported. France is thus a relevant country in which to study the factors that influence the evolution of PUUV distribution. In this study, we describe for the first time the isolation of two PUUV strains from two distinct French geographical areas: Ardennes (endemic area) and Loiret (non-endemic area). To isolate PUUV efficiently, we selected wild bank voles ( Myodes glareolus , the specific reservoir of PUUV) captured in these areas and that were seronegative for anti-PUUV IgG (ELISA), but showed a non-negligible viral RNA load in their lung tissue (qRT-PCR). With this study design, we were able to cultivate and maintain these two strains in Vero E6 cells and also propagate both strains in immunologically neutral bank voles efficiently and rapidly. Complete coding sequences of the S and M segments were determined by Sanger sequencing from RNA extracted from positive bank voles (naturally and experimentally infected) and from supernatants of Vero E6 cell extracts. For the M segment, nucleotide sequences were 100% identical for both strains. For the S segment, the amino-acid sequences from each strain revealed one mismatch between sequences obtained from tissue and from cell supernatants, revealing distinct “bank vole” and a “cell” molecular profile. High-throughput sequencing confirmed Sanger results, and provided a better assessment of the impact of isolation methods on intra-host viral diversity.

Abstract In Europe, Puumala virus (PUUV) is responsible for nephropathia epidemica (NE), a mild form of haemorrhagic fever with renal syndrome (HFSR). Despite the presence of its reservoir, the bank vole, on most of French territory, the geographic distribution of NE cases is heterogeneous and NE endemic and non-endemic areas have been reported. In this study we analyzed whether bank vole-PUUV interactions could partly shape these epidemiological differences. We performed crossed-experimental infections using wild bank voles from French endemic (Ardennes) and non-endemic (Loiret) areas, and two French PUUV strains isolated from these areas. The serological response and dynamics of PUUV infection were compared between the four cross-infection combinations. We showed that the serological response and the presence of PUUV in excretory organs were more important in bank voles infected with the PUUV endemic strain. Moreover, the within-host viral diversity in excretory organs was higher than in other non-excretory organs for the NE endemic cross-infection, but not for the NE non-endemic cross-infection. Altogether, our results showed that genetically different PUUV strains, and in a lesser extent their interaction with sympatric bank voles, could affect virus replication and diversity. This could impact PUUV excretion/transmission between rodents and to humans, and in turn at least partly shape NE epidemiology in France.

Ecoevolutionary processes affecting hosts, vectors and pathogens are important drivers of zoonotic disease emergence. In this study, we focused on nephropathia epidemica (NE), which is caused by Puumala hantavirus (PUUV) whose natural reservoir is the bank vole, Myodes glareolus. Despite the continuous distribution of the reservoir in Europe, PUUV occurence is highly fragmented. We questioned the possibility of NE emergence in a French region that is considered to be NE-free but that is adjacent to a NE-endemic region. We first confirmed the epidemiology of these two regions using serological and virological surveys. We used bank vole population genetics to demonstrate the absence of spatial barriers that could have limited dispersal, and consequently, the spread of PUUV into the NE-free region. We next tested whether regional immunoheterogeneity could impact PUUV chances to establish, circulate and persist in the NE-free region. Immune responsiveness was phenotyped both in the wild and during experimental infections, using serological, virological and immune related gene expression assays. We showed that bank voles from the NE-free region were sensitive to experimental PUUV infection. We observed high levels of immunoheterogeneity between individuals and also between regions. In natural populations, antiviral gene expression (Tnf and Mx2 genes) reached higher levels in bank voles from the NE-free region. During experimental infections, anti-PUUV antibody production was higher in bank voles from the NE endemic region. Altogether, our results indicated a lower susceptibility to PUUV for bank voles from this NE-free region, what might limit PUUV circulation and persistence, and in turn, the risk of NE.

Abstract Rift Valley fever (RVF) is one of the major viral arthropod-borne diseases in Africa. In recent decades, RVF virus (RVFV), the causative agent of RVF, has been responsible for multiple outbreaks in West Africa with important consequences on human and animal health. In particular, an outbreak occurred in 2010 after heavy rainfalls in the desertic region of Adrar, Mauritania. It was characterized by the appearance of severe clinical signs among dromedary camels. Another one occurred in 2013-2014 across Senegal and the southern part of Mauritania. In this study, we characterized two RVFV field strains isolated during these two outbreaks. The first strain, MRU25010-30, has been isolated in camel (2010) while the second, MRU2687-3, was isolated in goat (2013). By deep-sequencing and rapid amplification of cDNA-ends by polymerase chain reaction (RACE-PCR), we successfully sequenced the complete genome of these two RVFV strains as well as the reference laboratory strain ZH548. Phylogenetic analysis shows that the two field viruses belong to two different RVFV genetic lineages. Moreover, we show that MRU25010-30 replicates more efficiently in various in vitro cell culture models than MRU2687-3 and ZH548. In vivo , MRU25010-30 caused rapid death of BALB/c mice and proved to be more virulent than MRU2687-3, regardless of the route of inoculation (subcutaneous or intranasal). The virulence of MRU25010-30 is associated with a high viral load in the liver and serum of infected mice, while the death of mice infected with MRU2687-3 and ZH548 correlates with a high viral load in the brain. Altogether, the data presented in this study provide new avenues to unveil the molecular viral determinants that modulate RVFV virulence and replication capacity Author Summary Rift Valley fever is an arboviral zoonosis caused by Rift Valley fever virus (RVFV) belonging to the Phlebovirus genus. It poses a major risk for causing a public and animal health emergency and is a significant economic burden in many African countries. To date, our knowledge of the impact of RVFV genetic diversity on its virulence, replicative capacities and transmission by mosquitoes is limited. In this study, we fully sequenced two RVFV strains isolated in Mauritania during two distinct outbreaks (2010 and 2013) and show that they were genetically distant. Interestingly, we show that one of the strains (MRU25010-30) is able to replicate in vitro more efficiently than the other (MRU2687-3). Additionally, we show that high levels of viremia and viral load in the liver are associated with rapid death in BALB/c mice infected with MRU25010-30, whereas mice infected by MRU2687-3 tend to die later with high viral load in the brain. In conclusion, our study confirms that RVFV strains from distinct genetic lineages have different phenotypic characteristics such as virulence and replication capacity. These data provide a strong basis for further studies aimed at identifying the viral genetic determinants responsible for the observed phenotypes.

Abstract Background Despite its central role in host fitness, the gut microbiota may differ greatly between individuals. This variability is often mediated by environmental or host factors such as diet, genetics, and infections. Recently, a particular attention has been given to the interactions between gut bacteriota and helminths, as these latter could affect host susceptibility to other infections. Further studies are still required to better understand the three-way interactions between gut bacteriota, helminths and other parasites, especially because previous findings have been very variable, even for comparable host-parasite systems. Methods In our study, we used the V4 region of the 16S rRNA gene to assess the variability of gut bacteriota diversity and composition in wild populations of a small mammal, the bank vole Myodes glareolus . Four sites were sampled at a regional geographical scale (100 km) along a North-South transect in Eastern France. We applied analyses of community and microbial ecology to evaluate the interactions between the gut bacteriota, the gastro-intestinal helminths and the pathogenic bacteria detected in the spleen. Results We identified important variations of the gut bacteriota composition and diversity among bank voles. They were mainly explained by sampling localities and reflected the North/South sampling transect. In addition, we detected two main enterotypes, that might correspond to contrasted diets. We found geographic variations of the Firmicutes/Bacteroidetes ratio, that correlated positively with body mass index. We found positive correlations between the specific richness of the gut bacteriota and of the helminth community, as well as between the composition of these two communities, even when accounting for the influence of geographical distance. The helminths Aonchotheca murissylvatici, Heligmosomum mixtum and the bacteria Bartonella sp were the main taxa associated with the whole gut bacteriota composition. Besides, changes in relative abundance of particular gut bacteriota taxa were specifically associated with other helminths ( Mastophorus muris, Catenotaenia henttoneni, Paranoplocephala omphalodes and Trichuris arvicolae ) or pathogenic bacteria. Especially, infections with Neoehrlichia mikurensis, Orientia sp, Rickettsia sp and P. omphalodes were associated with lower relative abundance of the family Erysipelotrichaceae (Firmicutes), while coinfections with higher number of bacterial infections were associated with lower relative abundance of a Bacteroidales family (Bacteroidetes). Conclusions These results emphasize complex interlinkages between gut bacteriota and infections in wild animal populations. They remain difficult to generalize due to the strong impact of environment on these interactions, even at regional geographical scales. Abiotic features, as well as small mammal community composition and within host parasite coinfections, should now be considered to better understand the spatial variations observed in the relationships between gut bacteriota, gastro-intestinal helminths and bacterial infections.