Doctoral thesis (Dissertations and theses)
Étude des effets virucides de désinfectants sur le norovirus murin et le calicivirus félin, virus substituts du norovirus humain
Zonta, William
2016
 

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Keywords :
Norovirus; Murine norovirus; Feline calicivirus; Foodborne viruses; Disinfection; Food-contact surfaces
Abstract :
[en] Human noroviruses (HuNoV) are amongst the leading causes of acute non-bacterial gastroenteritis in humans and annually constitute a global public health problem involving numerous people with great medical, sanitary and economic consequences. The effects of disinfectants against viruses and more specifically against highly resistant viruses such as HuNoV in the environment are little known and data, sometimes empirically obtained, originate from effects observed with bacteria or enveloped viruses. The aim of this thesis is to evaluate disinfectant effects against HuNoV. Since in vitro culture of HuNoV remains difficult, genetically and morphologically similar viral surrogates, are utilised as indirect tools to obtain data about the virucidal effects of disinfectants. The murine norovirus (MNV) and feline calicivirus (FCV) are two frequently used HuNoV surrogates, for which an in vitro cell culture system and a plaque assay protocol exist. In the first study, the virucidal effect of seven disinfectants was evaluated in suspension tests and in two carriers tests (stainless steel and the latex gloves), using two parameters, the infectious viral titre and the genomic copy number. This first study demonstrated that three disinfectants were able to induce a viral titre reduction of more than three log10 for the two surrogates in all three kinds of tests. The disinfectants were halogen, an oxidizing agent and a mix composed of quaternary ammonium compounds (QAC), an alcohol and an aldehyde. The three disinfectants also showed a significant effect on the genomic copy number of MNV and FCV in all three kinds of tests. In conclusion, this first study demonstrates that the three disinfectants should be considered as disinfectants with likely efficiency against the HuNoV and that their use should be recommended for disinfection of surfaces or materials potentially contaminated by the HuNoV. The use of touchless disinfection technologies is gaining increasing importance due to their automatization (limited reliance on human factors), safe use and beneficial economic impact (staff is available for other work). It has been conclusively demonstrated that the environment and contaminated surfaces of health institutes and food processing industries can be a source of infection and have been involved in HuNoV transmission amongst the population in numerous instances. H2O2 nebulization is a system that aerosolizes a solution, causing it to form liquid droplets in the air. The goal of the second part of this thesis is to evaluate the effect of nebulization on the two main HuNoV surrogates, MNV and FCV, on two different surfaces, i.e. glass and stainless steel, representing the surfaces typically present in field conditions. The H2O2 nebulization was shown to be efficient, mediating a mean viral titre reduction of both surrogates of more than 4 log10, and shouldhenceforth be considered as virucidal. The reductions of genomic copies were relatively low, confirming that this parameter is not an adequate tool for the determination of virucidal efficiency of a system nebulizing H2O2. In order to reduce the risk of contamination and increase the security of consumers, patients and employees, the nebulization of H2O2 should be recommended for use as a disinfection system, complementing conventional disinfection processes in places potentially contaminated by HuNoV. After the evaluation of the effects of several disinfectants against the MNV and the FCV on the viral titre and the genomic copy number, investigation of the effect of disinfectants was continued by exploring the effect of these disinfectants on the binding step of MNV on RAW 264.7 cells. The aim of this third study was to identify whether the binding step, the first step of the viral replicative cycle, was modified after the use of disinfectants on MNV and whether this mechanism explained the virucidal effect observed in the previous studies. Via epifluorescent microscopy analysis and an indirect immunofluorescence assay, viral attachment was not observed after contact of MNV with alcohol (ethanol and isopropanol), H2O2, chlorhexidine, benzylammonium-chloride (BAC), didecyldimethyl-ammoniumchloride (DAC) at a concentration of 0.08 % or glutaraldehyde. Viral attachment was still partially observed after contact of MNV with the sodium hypochlorite or DAC at a concentration of 0.04 %. All tested disinfectants partially or totally inhibit the binding step, probably due a modification or a destruction of the MNV capsid. In conclusion, any disinfectants utilized in a disinfection process should include either a halogen product, oxidizing agents or a mix of QAC with an alcohol and an aldehyde in order to guarantee a virucidal effect against viruses such as the HuNoV. The nebulization of hydrogen peroxide should be employed both preventively and in the course of HuNoV outbreaks in places with HuNoV contamination. Amongst different mechanisms of action of virucidal disinfectants, one mechanism against MNV could be the inhibition of cellular receptor binding via structural modification of the viral capsid.
[fr] Les norovirus humains (HuNoV) sont une des causes majeures de gastro-entérites aiguës non-bactériennes chez l’homme et constituent un réel problème de santé publique impliquant chaque année et dans le monde entier, de nombreux individus avec des conséquences médicales, sanitaires et économiques importantes. Les effets des désinfectants sur les virus et plus particulièrement sur des virus très résistants dans l’environnement tels que les HuNoV sont assez peu connus. L’objectif de cette thèse est d’évaluer l’effet des désinfectants sur les HuNoV. La culture in vitro de ces derniers étant très difficile et à un stade préliminaire, l’utilisation de virus substituts, proches génétiquement et morphologiquement des HuNoV, est un moyen indirect d’obtenir des informations sur l’effet virucide des désinfectants. Les deux virus substituts des HuNoV, couramment utilisés et pour lesquels un système de culture in vitro et une méthode de détermination des plages de lyse existent, sont le norovirus murin (MNV) et le calicivirus félin (FCV). Dans la première étude, l’effet virucide de sept désinfectants a été évalué au niveau de deux paramètres, le titre viral infectieux et le nombre de copies génomiques, dans des tests en suspension et dans deux tests sur support (l’acier inoxydable et le latex de gants). Cette première étude a permis de démontrer que trois classes de désinfectants permettaient d’obtenir une réduction de plus de trois log10 du titre viral des deux virus substituts dans les trois types de tests évalués : les désinfectants composés soit d’un halogéné, soit d’agents oxydants soit d’un mélange d’ammoniums quaternaires (QAC) avec un alcool et un aldéhyde. Ces trois désinfectants ont aussi montré un effet significatif sur le nombre de copies génomiques des deux virus substituts dans les trois types de tests. Le résultat de cette première étude démontre qu’un halogéné, des agents oxydants et un mélange de QAC, d’alcool et d’aldéhyde sont des désinfectants efficaces sur deux virus substituts des HuNoV et leur utilisation est donc recommandée pour la désinfection de surfaces ou de matériels potentiellement contaminés par les HuNoV. L’utilisation de technologies de désinfection par voie aérienne est en plein essor, du fait de leur automatisation (l’erreur due au facteur humain est limitée), de la sécurité d’utilisation et de son gain économique (le personnel est disponible pour d’autres tâches). De plus, l’environnement et les surfaces contaminées des établissements de santé, des industries de production et detransformation (où des denrées alimentaires sont manipulées) sont une source d’infection et participent à la transmission des HuNoV au sein de la population humaine. La nébulisation de H2O2 est un système répartissant une solution de H2O2 sous forme de gouttelettes dans l’air et le but de cette deuxième partie est d’évaluer l’effet de la nébulisation sur les deux principaux virus substituts des HuNoV, MNV et FCV, sur deux types de surface, le verre et l’acier inoxydable, représentatives de surfaces rencontrées dans les conditions de terrain. La nébulisation est efficace et peut être considéré comme virucide puisque la réduction moyenne du titre viral des deux virus substituts est supérieure à 4 log10. Les réductions des nombres de copies génomiques ont été relativement peu importantes et confirment donc que ce paramètre n’est pas un outil adéquat dans la détermination de l’efficacité virucide d’un désinfectant à base de peroxyde d’hydrogène. La nébulisation de H2O2 devrait être fréquemment recommandée et utilisée comme moyen de désinfection, de manière complémentaire à une désinfection conventionnelle dans les lieux potentiellement contaminés par les HuNoV afin de réduire le risque de contamination et d’augmenter la sécurité des consommateurs, des patients et des employés. Après l’évaluation des effets de plusieurs désinfectants sur le MNV et le FCV au niveau du titre viral et du nombre de copies génomiques, l’investigation de l’effet des désinfectants s’est poursuivie en explorant l’effet de ces substances sur la phase d’attachement du MNV aux cellules RAW 264.7. L’objectif de cette troisième étude était d’identifier si la phase d’attachement, première étape du cycle viral, était modifiée après utilisation de désinfectants sur le MNV et si ce mécanisme d’action expliquait l’effet virucide constaté dans les études précédentes. Via une observation par microscopie en florescence et un immunomarquage indirect, l’attachement du virus n’était plus observé après contact entre le MNV et des alcools (éthanol et isopropanol), du peroxyde d’hydrogène, de la chlorhexidine, du chlorure de benzalkonium (BAC), du chlorure de didécyldiméthylammonium (DAC) 0,08 %, ou du glutaraldéhyde. L’attachement viral est encore partiellement observé après contact entre le MNV et l’hypochlorite de sodium ou le DAC 0,04 %. Tous les désinfectants testés inhibent donc partiellement ou totalement la phase d’attachement, probablement suite à une modification ou une destruction de la capside de MNV. En conclusion, il est recommandé que les désinfectants utilisés dans des procédés de désinfection conventionnelle contiennent soit un produit halogéné, soit des agents oxydants soit un mélange de QAC, d’alcool et d’aldéhyde afin de garantir un effet virucide sur des virus tels que les HuNoV. La nébulisation de peroxyde d’hydrogène devrait être promue et proposée dans les établissements sujets aux contaminations par les HuNoV, de manière préventive ou pour enrayer une épidémie à NoV. La modification de la phase d’attachement du MNV semble être un des mécanismes d’action des virucides suggérant une altération de la conformation de la capside virale.
Disciplines :
Veterinary medicine & animal health
Author, co-author :
Language :
French
Title :
Étude des effets virucides de désinfectants sur le norovirus murin et le calicivirus félin, virus substituts du norovirus humain
Alternative titles :
[en] Study of virucidal effects of disinfectants against murine norovirus and feline calicivirus, surrogates of human norovirus
Defense date :
August 2016
Number of pages :
104 + 17
Institution :
ULiège - Université de Liège
Degree :
Docteur en Sciences Vétérinaires
Promotor :
Thiry, Etienne ;  Université de Liège - ULiège > Département des maladies infectieuses et parasitaires (DMI)
Dierick, Katelijne
Jury member :
De Zutter, Lieven
Van Gucht, Steven
MELIN, Pierrette  ;  Centre Hospitalier Universitaire de Liège - CHU > Service de microbiologie clinique
Humblet, Marie-France ;  Université de Liège - ULiège > Département des maladies infectieuses et parasitaires (DMI)
Dewals, Benjamin G  ;  Université de Liège - ULiège > Fundamental and Applied Research for Animals and Health (FARAH) > FARAH: Santé publique vétérinaire
Gustin, Pascal ;  Université de Liège - ULiège > Fundamental and Applied Research for Animals and Health (FARAH) > FARAH: Médecine vétérinaire comparée
Funders :
SPF Santé - Service Public Fédéral Santé publique. Sécurité de la Chaîne alimentaire et Environnement [BE]
ULiège - Université de Liège [BE]
Available on ORBi :
since 30 January 2017

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