Astrocyte reactivity is a hallmark of neurodegenerative diseases (ND), but its effects on disease outcomes remain highly debated. Elucidation of the signaling cascades inducing reactivity in astrocytes during ND would help characterize the function of these cells and identify novel molecular targets to modulate disease progression. The Janus kinase/signal transducer and activator of transcription 3 (JAK/STAT3) pathway is associated with reactive astrocytes in models of acute injury, but it is unknown whether this pathway is directly responsible for astrocyte reactivity in progressive pathological conditions such as ND. In this study, we examined whether the JAK/STAT3 pathway promotes astrocyte reactivity in several animal models of ND. The JAK/STAT3 pathway was activated in reactive astrocytes in two transgenic mouse models of Alzheimer's disease and in a mouse and a nonhuman primate lentiviral vector-based model of Huntington's disease (HD). To determine whether this cascade was instrumental for astrocyte reactivity, we used a lentiviral vector that specifically targets astrocytes in vivo to overexpress the endogenous inhibitor of the JAK/STAT3 pathway [suppressor of cytokine signaling 3 (SOCS3)]. SOCS3 significantly inhibited this pathway in astrocytes, prevented astrocyte reactivity, and decreased microglial activation in models of both diseases. Inhibition of the JAK/STAT3 pathway within reactive astrocytes also increased the number of huntingtin aggregates, a neuropathological hallmark of HD, but did not influence neuronal death. Our data demonstrate that the JAK/STAT3 pathway is a common mediator of astrocyte reactivity that is highly conserved between disease states, species, and brain regions. This universal signaling cascade represents a potent target to study the role of reactive astrocytes in ND.

Abstract In animals with distinct life stages such as holometabolous insects, adult phenotypic variation is often shaped by the environment of immature stages, including their interactions with microbes colonizing larval habitats. Such carry-over effects were previously observed for several adult traits of the mosquito Aedes aegypti after larval exposure to different bacteria, but the mechanistic underpinnings are unknown. Here, we investigated the molecular changes triggered by gnotobiotic larval exposure to different bacteria in Ae. aegypti . We initially screened a panel of 16 bacterial isolates from natural mosquito breeding sites to determine their ability to influence adult life-history traits. We subsequently focused on four bacterial isolates (belonging to Flavobacterium, Lysobacter, Paenibacillus , and Enterobacteriaceae ) with significant carry-over effects on adult survival and found that they were associated with distinct transcriptomic profiles throughout mosquito development. Moreover, we detected carry-over effects at the level of gene expression for the Flavobacterium and Paenibacillus isolates. The most prominent transcriptomic changes in gnotobiotic larvae reflected a profound remodeling of lipid metabolism, which translated into phenotypic differences in lipid storage and starvation resistance at the adult stage. Together, our findings indicate that larval exposure to environmental bacteria trigger substantial physiological changes that impact adult fitness, uncovering a mechanism underlying carry-over effects of mosquito-bacteria interactions during larval development.

Abstract Zika virus (ZIKV) recently dispersed throughout the tropics and sub-tropics causing epidemics associated with congenital disease and neurological complications. There is currently no commercial vaccine for ZIKV. Here we describe the initial development of a chimeric virus containing the prM/E proteins of a ZIKV epidemic strain incorporated into a yellow fever 17-D attenuated backbone. Using the versatile and rapid ISA (Infectious Subgenomic Amplicons) reverse genetics method, we compared different constructs and confirmed the need to modify the cleavage site between the pre-peptide and prM protein. Genotypic characterization of the chimeras indicates that emergence of compensatory mutations in the E protein is required to restore virus replicative fitness. Using an immunocompromised mouse model, we demonstrate that mice infected with the chimeric virus produced levels of neutralizing antibodies close to those observed following infection with ZIKV and that pre-immunized mice were protected against viscerotropic and neuroinvasive virus following challenge with a heterologous strain of ZIKV. These data provide a sound basis for the future development of this ZIKV vaccine candidate.

Summary The global emergence of Zika virus (ZIKV) in the last decade revealed the unprecedented ability for a mosquito-borne virus to cause congenital birth defects such as microcephaly. A puzzling aspect of ZIKV emergence is that all human outbreaks and birth defects to date have been exclusively associated with the Asian ZIKV lineage, despite a growing body of laboratory evidence pointing towards higher transmissibility and pathogenicity of the African ZIKV lineage. Whether this apparent paradox reflects the use of relatively old African ZIKV strains in most laboratory studies is unclear. Here, we experimentally compared the transmissibility and pathogenicity of seven low-passage ZIKV strains representing the recently circulating viral genetic diversity. We found that recent African ZIKV strains largely outperformed their Asian counterparts in mosquito transmission kinetics experiments, which translated into a markedly higher epidemic potential in outbreak computer simulations. In addition, African ZIKV strains were significantly more lethal than Asian ZIKV strains in immunocompromised adult mice. Finally, prenatal infection of immunocompetent mouse embryos with an African ZIKV strain resulted in embryonic death whereas it caused microcephaly with Asian ZIKV strains. Together, our results demonstrate the high epidemic potential and pathogenicity of recent ZIKV strains from Africa. Importantly, they also imply that the African ZIKV lineage could more easily go unnoticed by public health surveillance systems than the Asian ZIKV lineage due to its propensity to cause fetal loss rather than birth defects.

Zika virus (ZIKV) is a flavivirus mainly transmitted to humans through the bite of infected Aedes aegypti mosquitoes. First isolated in Uganda in 1947, ZIKV was shown to circulate in enzootic sylvatic cycles in Africa and Asia for at least half a century before the first reported human epidemic occurred in 2007 on the Pacific island of Yap, Micronesia. Subsequently, larger ZIKV outbreaks were recorded in French Polynesia and other South Pacific islands during 2013-2014. In 2015, ZIKV reached Brazil from where it rapidly spread across the Americas and the Caribbean, causing hundreds of thousands of human cases. The factors that have fueled the explosiveness and magnitude of ZIKV emergence in the Pacific and the Americas are poorly understood. Reciprocally, the lack of major human epidemics of ZIKV in regions with seemingly favorable conditions, such as Africa or Asia, remains largely unexplained. To evaluate the potential contribution of vector population diversity to ZIKV epidemiological patterns, we established dose-response curves for eight field-derived Ae. aegypti populations representing the global range of the species, following experimental exposure to six low-passage ZIKV strains spanning the current viral genetic diversity. Our results reveal that African Ae. aegypti are significantly less susceptible than non-African Ae. aegypti across all ZIKV strains tested. We suggest that low susceptibility of vector populations may have contributed to prevent large-scale human transmission of ZIKV in Africa.

Abstract In most of the world, Dengue virus (DENV) is mainly transmitted by the mosquito Aedes aegypti while in Europe, Aedes albopictus is responsible for human DENV cases since 2010. Identifying mutations that make DENV more competent for transmission by Ae. albopictus will help to predict emergence of epidemic strains. Ten serial passages in vivo in Ae. albopictus led to select DENV-1 strains with greater infectivity for this vector in vivo and in cultured mosquito cells. These changes were mediated by multiple adaptive mutations in the virus genome, including a mutation at position 10,418 in the DENV 3’UTR within an RNA stem-loop structure involved in subgenomic flavivirus RNA (sfRNA) production. Using reverse genetics, we showed that the 10,418 mutation alone does not confer a detectable increase in transmission efficiency in vivo . These results reveal the complex adaptive landscape of DENV transmission by mosquitoes and emphasize the role of epistasis in shaping evolutionary trajectories of DENV variants.