ABSTRACT Currently, research on the use of non-invasive biomarkers as diagnosis and prognosis tools during pathological pregnancies is in full development. Among these, placenta-derived small extracellular vesicles (sEVs) are considered as serious candidates, since their composition is modified during many pregnancy pathologies. Moreover, sEVs are found in maternal serum and can thus be easily purified from a simple blood sample. In this study, we describe the isolation of sEVs from a histoculture model of first trimester placental explants. Using bead-based multiplex cytometry and electron microscopy combined with biochemical approaches, we characterized these sEVs and defined their associated markers and ultrastructure. We next examined the consequences of infection by human cytomegalovirus on sEVs secretion and characteristics. We observed that infection led to increased levels of expression of several surface markers, without any impact on the secretion and integrity of sEVs. Our findings open the prospect for the identification of new predictive biomarkers for the severity and outcome of this congenital infection early during pregnancy, which are still sorely lacking.

Abstract Although placental small extracellular vesicles (sEVs) are extensively studied in the context of pregnancy, little is known about their role during human cytomegalovirus (hCMV) congenital infection, especially at the beginning of pregnancy. In this study, we examined the consequences of hCMV infection on sEVs production, composition and function using an immortalized human cytotrophoblast cell line derived from first trimester placenta. By combining complementary approaches of biochemistry, electron microscopy and quantitative proteomic analysis, we showed that hCMV infection increases the yield of sEVs produced by cytotrophoblasts and modifies their protein content towards a proviral phenotype. We further demonstrate that sEVs secreted by hCMV-infected cytotrophoblasts potentiate infection in naive recipient cells of fetal origin, including human neural stem cells. Importantly, these functional consequences are also observed with sEVs prepared from either an ex vivo model of infected histocultures from early placenta or from the amniotic fluid of patients naturally infected by hCMV at the beginning of pregnancy. Based on these findings, we propose that placental sEVs could be key actors favoring viral dissemination to the fetal brain during hCMV congenital infection. Significance Statement Human cytomegalovirus (hCMV) infection is a major issue during pregnancy, affecting 1% of births in western countries. Despite extensive research, the pathophysiology of this congenital infection remains unclear. Recently, increasing evidence point to the key role of placental small extracellular vesicles (sEVs) in materno-fetal communication during pregnancy. Here, we examined the impact of hCMV infection on the protein composition and function of placental sEVs. We observe that hCMV infection leads to major changes in placental sEV protein content. Functional studies show the ability of sEVs produced by placental infected cells to facilitate further infection of naive recipient fetal cells, notably human neural stem cells. Our study demonstrates that placental sEVs are key players of hCMV pathophysiology during congenital infection.