Le polyomavirus JC (JCPyV) est l'agent étiologique responsable de la leucoencéphalopathie multifocale progressive (LEMP), une maladie démyélinisante grave dévastatrice du système nerveux central (SNC). Le JCPyV reste normalement de manière latente dans les organes lymphoïdes et les reins de plus de la moitié de la population humaine. Cependant, chez les patients gravement immunodéprimés, tels que les patients atteints d'hémopathies malignes, du syndrome d'immunodéficience acquise (SIDA) ou recevant des traitements immunomodulateurs, le virus est capable de se propager au cerveau où il induit la destruction lytique des oligodendrocytes, conduisant finalement à une démyélinisation. Jusqu'à présent, le seul moyen d'arrêter la progression de la maladie est de restaurer une réponse immunitaire dans le cerveau. Un diagnostic précoce de la LEMP est crucial afin d'atténuer le pronostic sévère de cette maladie, souvent fatale, ce qui illustre la nécessité de disposer de nouveaux biomarqueurs permettant de détecter de façon précoce l'apparition de la LEMP chez tous types de patients, indépendamment de la pathologie de base. Alors que les oligodendrocytes sont généralement considérés comme les principales perpetrators de la propagation du JCPyV, des découvertes récentes suggèrent un rôle prépondérant des astrocytes au cours des premiers stades de la maladie. Afin de mieux caractériser le rôle des astrocytes dans la pathogenèse de la LEMP, nous avons développé un modèle in vitro robuste d'infection par JCPyV utilisant des astrocytes dérivés de cellules souches humaines pluripotentes induites (hiPSC). Nos résultats montrent que JCPyV influence de façon significative le cycle cellulaire et la réponse aux dommages de l'ADN des astrocytes, ce qui concorde avec les observations faites au niveau des lésions cérébrales de LEMP. Nous avons ensuite exploité notre modèle dans le but d'identifier de nouveaux biomarqueurs via la caractérisation des vésicules extracellulaires (VE). En effet, puisque les VE reflètent l'état physiologique de leur cellule d'origine et se retrouvent dans tous les fluides corporels, elles sont largement étudiées comme source de biomarqueurs dans différentes maladies. Nous avons démontré dans cette étude que la signature protéomique des astrocytes infectés par JCPyV s'étend aux vésicules extracellulaires (VE). Nos résultats mettent donc en évidence pour la première fois dans le contexte de la LEMP, le potentiel des VE à fournir des informations précieuses sur les mécanismes infectieux en cours au sein du SNC, ce qui pourrait aider à distinguer les patients atteints de LEMP de ceux atteints d'autres maladies sous-jacentes. Pour aller plus loin, le contenu protéique des VE isolées du liquide céphalo-rachidien (LCR) de patients atteints de LEMP a été comparé à celui de groupes de sujets contrôles souffrant de neuro-inflammation (sclérose en plaques), neuro-infection (VIH) ou encore sans pathologie inflammatoire. Nous avons découvert que certaines protéines enrichies dans les VE de patients souffrant de LEMP permettait de les distinguer efficacement des autres groupes de maladies, et ceci, indépendamment du type d'immunosuppression sous-jacent à la LEMP. Ces protéines fournissent aussi des informations précieuses sur les processus biologiques associés au JCPyV dans le cerveau des patients souffrants de LEMP. En résumé, notre étude démontre la double fonctionnalité des VE en tant que source potentielle de biomarqueurs pour le diagnostic de la LEMP mais aussi en tant que source d'information sur la physiopathologie du JCPyV dans le SNC.
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JC polyomavirus (JCPyV) is the etiological agent of progressive multifocal leukoencephalopathy (PML), which is a severe and rapidly progressive demyelinating disease of the central nervous system (CNS). JCPyV normally remains in a dormant state in the lymphoid organs and kidneys of more than half of the human population. However, in severely immunocompromised patients, such as patients with hematological malignancies, acquired immune deficiency syndrome (AIDS) and receiving immunomodulatory treatments, the virus is able to spread to the brain where it induces the lytic destruction of oligodendrocytes, ultimately leading to demyelination. Up until now, the only means to hait disease progression is to restore a complets immune response in the brain. Early detection of PML is a crucial determinant in the prognosis of this severe and often fatal disease, which highlights the need for biomarkers that would identify PML onset in patients, independently of their underlying condition. While oligodendrocytes are usually believed to be the main perpetrator in JCPyV pathogenesis, recent findings suggest an important role for astrocytes during the early stages of the disease. Here, to better characterize the role of astrocytes in JCPyV pathophysiology, we developed a robust in vitro model of JCPyV infection using astrocytes derived from human induced pluripotent stem cells (hiPSCs). Our findings show that JCPyV significantly affects astrocytes, particularly impacting the cell cycle and DNA damage response, aligning with observations in PML brain lesions. We next leveraged our model towards the aim of biomarker development, demonstrating that the proteomic signature in JCPyV-infected astrocytes extends to extracellular vesicles (EVs). lndeed, since EVs reflect the physiological state of their cell of origin and are found in all body fluids, they are widely investigated as a source of biomarkers in the context of disease. Our findings highlight the potential of EVs to provide valuable information pertaining to JCPyV infection in the brain, which might aid in distinguishing PML patients from those with other underlying diseases. Togo a step further, the proteomic content of EVs isolated from the cerebrospinal fluid (CSF) of patients with PML as well as from the CSF of control study subjects with neuro-inflammation (multiple sclerosis); neuro-infections (HIV), and without any inflammation were compared, enabling us to pinpoint a new specific set of markers capable of effectively distinguishing PML disease activity from any of the other underlying condition. These identified proteins, enriched in EVs, might not only serve as promising biomarkers of PML but also provide valuable insights into the essential biological processes associated with JCPyV within the brain. ln summary, our study demonstrates the dual functionality of EVs: as a potential source of biomarkers for PML diagnosis and as reservoirs of information essential for gaining a deeper understanding of JCPyV pathophysiology in the CNS.