Literatura científica selecionada sobre o tema "Protéine non structurale NS1"

Parmi les virus émergents transmis par des moustiques (arbovirus), le genre flavivirus est fortement représenté avec les virus Dengue, Zika, et le virus West Nile (WNV). Le WNV est responsable de nombreux cas de maladies neuroinvasives sévères, parfois mortelles, chez l'humain et les chevaux. Ce virus représente donc un problème de santé publique humaine et animale. Il n'existe pour le moment aucun vaccin humain ni aucun traitement spécifique anti-WNV.Parmi les déterminants viraux essentiels à l'infection par les flavivirus, la glycoprotéine non-structurale NS1 possède des propriétés multifonctionnelles. La forme sNS1, sécrétée dans le milieu extracellulaire, est fortement impliquée dans la dérégulation du système immunitaire de l'hôte. Ces mécanismes participent à l'évasion du virus à la réponse antivirale et, paradoxalement, à la pathogenèse observée dans les formes sévères de la maladie. L'essentiel de ces données concernant le virus de la Dengue, nous souhaitions étudier les propriétés fonctionnelles, in vitro, de la protéine sNS1WNV au cours de l'infection de cellules épithéliales, gliales et neuronales de mammifères. En effet, la structure des protéines sNS1 de flavivirus étant très similaire, notre hypothèse suppose un rôle de sNS1WNV dans les infections neuroinvasives.Si la protéine sNS1WNV ne semble pas moduler les étapes de l'infection virale, elle est cependant à l'origine d'un remodelage du cytosquelette d'actine dans les cellules épithéliales. Elle est aussi impliquée dans l'activation de voies antivirales chez les cellules neuronales non infectées. D'autre part, en ciblant sNS1 et la protéine d'enveloppe E du WNV, nous avons pu isoler, par criblage de molécules aRep (protéines artificielles à motifs répétés), des ligands de haute affinité pour ces déterminants viraux. Ces nouvelles molécules, capables de se lier spécifiquement aux protéines sNS1 et E, ont le potentiel pour servir de base au développement de nouveaux outils de diagnostics et d'agents thérapeutiques antiviraux
Among emerging mosquito-borne viruses (arboviruses), flaviviruses like Dengue, Zika and West Nile virus (WNV) are very often involved in outbreaks. WNV causes several neuroinvasive diseases, which can be lethal, in humans and horses each year. This virus is a threat for both, human and animal public health. Furthermore, there is no human vaccine currently or any specific antiviral treatments against WNV.Among viral factors which are essential for flavivirus infection, the nonstructural glycoprotein NS1 is a multifunctional protein. The secreted form sNS1, is released in the extracellular medium from infected cells and is strongly involved in immune system dysregulation. The functions of sNS1 play roles in immune escape and, paradoxically, in pathogenesis which is observed in severe forms of the disease. Because most of this data are about Dengue Virus, we would like to study, in vitro, functional properties of the sNS1WNV during infection of epithelial, glial and neuronal mammalian cells. Based on the high sNS1 protein structure similarities among flaviviruses, our hypothesis suggests a role of sNS1WNV in neuroinvasive infections.The sNS1WNV protein doesn’t seem to modulate viral infection steps. However, it is involved in actin cytoskeleton remodeling in epithelial cells. sNS1WNV is also involved in the activation of antiviral response pathways in non-infected neuronal cells. On the other hand, by targeting sNS1 and envelope protein E of WNV, we performed a screening of aRep molecules (artificial proteins with alphahelicoïdal repeats) and isolated ligands with high affinity for these viral factors. Because this new type of molecules is able to specifically bind to sNS1 and E, they have potential to be used for the development of new diagnostic tools and antiviral therapeutic agents

Le virus respiratoire syncytial (VRS) est une cause majeure d'infections respiratoires sévères, notamment chez les nourrissons et les jeunes enfants. Il parvient à échapper au système immunitaire inné notamment grâce à ses deux protéines non structurales NS1 et NS2. La protéine NS1 joue le rôle d'antagoniste des interférons. Elle inhibe la production d'interférons ainsi que leurs voies de signalisation. Cependant, une nouvelle hypothèse suggère qu'elle pourrait également contribuer à réguler l'expression des gènes de l'hôte via une interaction avec la sous-unité MED25 du complexe médiateur, un coactivateur de la transcription par l'ARN polymérase II. Mon travail de thèse porte sur la caractérisation structurale de cette interaction in vitro.Dans un premier temps, j'ai voulu m'assurer que la protéine NS1 était sous forme native dans les conditions où sont faites les expériences d'interaction. En effet, NS1 peut être produite sous forme de protéine recombinante dans E. coli et une structure cristallographique de NS1 est disponible : elle révèle un domaine globulaire "NS1core" et une hélice C-terminale "NS1α3" située à l'interface d'un dimère. Mais NS1 est difficile à étudier en solution en raison de sa propension à s'auto-associer. J'ai donc analysé le comportement de NS1 dans différentes conditions expérimentales et avec différentes techniques biophysiques : fluorimétrie différentielle à balayage pour la stabilité thermique, dichroïsme circulaire pour la structure secondaire, diffusion de la lumière pour la taille. Cela a permis de mettre en évidence un équilibre entre monomère et dimère de NS1. Un mutant de délétion de NS1, NS1∆α3 qui correspond à NS1core, a pu être étudié à l'échelle du résidu par résonance magnétique nucléaire (RMN). J'ai attribué les fréquences de résonance du squelette peptidique ce qui m'a permis de montrer qu'il était structuré en solution. Les largeurs de raie importantes et les mesures de relaxation 15N pointent vers des phénomènes d'échange. L'attribution de NS1∆α3 m'a permis ensuite d'attribution partiellement la protéine NS1 entière et d'analyser des expériences d'interaction par RMN.La seconde partie de ma thèse s'intéresse à l'interaction entre NS1 et le domaine ACID de MED25. Des études par RMN de la protéine MED25-ACID marquée aux isotopes 15N et 13C avec un peptide correspondant à NS1α3 ont d'abord révélé que NS1α3 interagit avec MED25-ACID. Des expériences de calorimétrie ont montré que la protéine NS1 entière avait une affinité bien supérieure à celle de NS1α3, suggérant une interaction potentielle via le domaine globulaire NS1core en plus de l'hélice NS1α3. Des données obtenues par interférométrie de bio-couches (BLI) ont ensuite confirmé cette interaction. Elles montrent que NS1∆α3 se lie à MED25-ACID avec une affinité plus faible que NS1, en présentant deux modes de fixation. Des modélisations par AlphaFold2 n'ont pas produit de modèle de complexe fiable avec NS1∆α3 ou NS1α3. Mais elles ont permis de prédire avec une certaine fiabilité la structure du complexe MED25-ACID−NS1. Des mutants de NS1, basés sur cette prédiction, ont été testés par BLI, montrant une réduction de l'interaction avec MED25-ACID
Respiratory syncytial virus (RSV) is a major cause of severe respiratory infections, particularly in infants and young children. It evades the innate immune system notably thanks to its two non-structural proteins, NS1 and NS2. The NS1 protein functions as an interferon antagonist, inhibiting both the production of interferons and their signaling pathways. However, a new hypothesis suggests that NS1 could also contribute to the regulation of host gene expression via an interaction with the MED25 subunit of the mediator complex, a coactivator of transcription by RNA polymerase II. My thesis focuses on the structural characterization of this interaction in vitro.In a first step, I wanted to ensure that NS1 was in its native form under the conditions used for interaction experiments. NS1 can indeed be produced as a recombinant protein in E. coli, and a crystallographic structure of NS1 is available: it reveals a globular domain "NS1core" and a C-terminal helix "NS1α3" located at the interface of an NS1 dimer. However, NS1 is challenging to study in solution due to its propensity to self-assemble. I thus analyzed the behavior of NS1 under different experimental conditions and by different biophysical techniques: differential scanning fluorimetry to assess stability, circular dichroism to assess secondary structure, and light scattering to assess size. This allowed providing evidence for an NS1 monomer-dimer equilibrium. A deletion mutant of NS1, NS1∆α3 corresponding to NS1core, was amenable to nuclear magnetic resonance (NMR) for structural analysis at the single residue scale. I performed backbone assignment, and showed that it was well folded in solution. Large line-widths and 15N relaxation measurements pointed at exchange phenomena. Assignment of NS1∆α3 then permitted to partially assign full-length NS1 and to analyze NMR interaction experiments.The second part of my thesis focuses on the interaction between NS1 and the ACID domain of MED25. NMR studies using 15N- and 13C-labeled MED25-ACID protein and a peptide corresponding to NS1α3 first revealed that NS1α3 interacts with MED25-ACID. Additionally, calorimetry experiments showed that full-length NS1 had a much higher affinity than NS1α3, suggesting a potential interaction via the globular NS1core domain in addition to the NS1α3 helix. Data obtained from biolayer interferometry (BLI) then confirmed this interaction. These data showed that NS1∆α3 binds to MED25-ACID with lower affinity than NS1, exhibiting two binding modes. AlphaFold2 modeling did not produce reliable complex models with NS1∆α3 or NS1α3. But it allowed reasonably accurate prediction of the structure of the MED25-ACID−NS1 complex. NS1 mutants based on this prediction were tested by BLI, showing a reduction in interaction with MED25-ACID

La 4e de couverture indique : "L'infection par le virus de l'Hépatite C conduit fréquemment à une hépatite chronique pouvant évoluer vers un carcinome hépatocellulaire et n'est soignable que dans 40-50% des cas. Le développement d'un vaccin s'avère donc nécessaire mais se heurte à la méconnaissance des corrélats immunitaires de protection et à l'impossibilité d'utiliser des vaccins conventionnels du fait de l'absence de systèmes de réplication disponibles in vitro et in vivo. L'objectif de cette thèse a été d'évaluer à partir de vaccins génétiques et de vecteurs viraux, l'immunogénicité de la protéine non structurale 3 (NS3), impliquée dans la réplication mais également dans l' élimination virale au cours de l'infection naturelle. Pour cela, l'induction d'une réponse cellulaire médiée par les lymphocytes T CD8+ dirigée contre des épitopes décrits dans l'infection naturelle a été testée dans un modèle de souris transgéniques pour la molécule HLA-A2. 1. Les vaccins génétiques testés avaient pour objectifs : 1) d'exprimer NS3 sous le contrôle du promoteur du cytomégalovirus (pCI. NS3) ou du réplicon du virus de la forêt de Semliki (SFV) (pSFV. NS3) ou 2) de la cibler au niveau des compartiments riches en molécules de classe II (pLAMP. NS3). Nos résultats ont montré que ces vecteurs, quelle que soit leur nature, ont conduit à l'induction de réponses spécifiques de longue durée mais restreintes à un épitope (sur 4) (aa 1073-1081), la réponse la plus vigoureuse étant obtenue avec le vecteur pCI. NS3. L'expression de la protéine NS3 sous forme de particules virales dérivées du SFV (rSFV. NS3) injectées seules ou en combinaison avec pCI. NS3 n'ont ni permis d'élargir, ni d'accroître la vigueur de cette réponse. La présence du plasmide pCI. NS3 dans le contexte d'une vaccination combinée avec des protéines recombinantes réalisée chez le chimpanzé semble, néanmoins, confirmer un rôle protecteur de la réponse anti-NS3. Globalement, l'ensemble de nos travaux indiquent que de nouvelles stratégies vaccinales doivent être développées afin de potentialiser la réponse anti-NS3. "

L’émergence récente de nouvelles thérapies antivirales efficaces est une avancée considérable pour lutter contre l'infection chronique par le virus de l'hépatite C (VHC). Cependant, un pic de carcinomes hépatocellulaires, représentant l'atteinte hépatique ultime liée à l'infection, est attendu dans la prochaine décennie. Approfondir les connaissances des différentes étapes du cycle viral et de l’interférence du VHC avec l'hépatocyte hôte permet de mieux comprendre la pathogénèse associée à ce virus. Les travaux présentés dans cette thèse ont eu pour objectif d'identifier le réseau de partenaires cellulaires et viraux de la protéine non-structurale NS2 du VHC et de mieux comprendre les mécanismes d'action et de régulation de cette protéine transmembranaire multi-fonctionnelle, qui est un acteur clé du clivage protéolytique de la polyprotéine virale et de la morphogénèse des virions. Dans une première partie, nous avons analysé comparativement les mécanismes moléculaires de l’activité enzymatique des protéines NS2 du VHC et de plusieurs hepacivirus non-humains, qui infectent des primates du Nouveau Monde (GBV-B) ou qui ont été récemment identifiés chez plusieurs autres espèces animales (NPHV, RHV, BHV et GHV). Des analyses phylogénétiques, des modèles structuraux tridimensionnels et des Études dans un contexte d'expression transitoire de précurseurs polypeptidiques viraux ou dans des modèles d'infection ont montré que l’activité des protéases NS2 de divers hepacivirus (1) s'exerce à la jonction NS2/NS3 sous la forme d'homodimères formant deux triades catalytiques composites ; (2) est régulée dans le contexte de la polyprotéine virale par quelques résidus de surface du domaine N-terminal de NS3 (NS3N) nécessaires à son activation ; (3) est efficace en l'absence complète de NS3N, suggérant un rôle négatif ou régulateur, plutôt qu'activateur de NS3N, contrairement au dogme en vigueur actuellement. Ces travaux soulignent l'importance fonctionnelle des mécanismes protéolytiques de NS2 conservés parmi les différents hepacivirus. Dans une deuxième partie, nous avons identifié un réseau de facteurs cellulaires et viraux interagissant avec NS2 au cours du cycle infectieux par un crible interactomique reposant sur la purification par affinité et l'analyse par spectrométrie de masse des complexes protéiques isolés de cellules hépatocytaires infectées, ainsi que par un test de complémentation enzymatique fonctionnelle. Par une approche d'ARN interférence, nous avons ensuite montré qu'un nombre limité de facteurs cellulaires interagissant avec NS2 sont impliqués dans la production et la sécrétion de particules virales infectieuses, incluant des protéines du complexe de la peptidase signal (SPCS) au sein du réticulum endoplasmique, des protéines chaperonnes (DNAJB11, HSPA5) et une protéine impliquée dans le transport intracellulaire (SURF4). Notamment, nos Études suggèrent que plusieurs membres du SPCS forment un complexe multi-protéique avec NS2, impliquant Également la glycoprotéine virale E2, qui jouerait un rôle dans une Étape précoce de l'assemblage ou lors de l’enveloppement de la particule virale. En conclusion, mes travaux de thèse ont permis d'identifier pour la première fois une série limitée de facteurs hépatocytaires interagissant spécifiquement avec la protéine NS2 du VHC au cours de l'infection et de déterminer parmi ceux-ci les facteurs essentiels la morphogenèse virale. Par ailleurs, nos résultats ont permis d’enrichir les connaissances naissantes des hepacivirus non-humains récemment identifiés et de montrer que ceux-ci partageaient avec le VHC des mécanismes clés mis en jeu au cours du cycle viral, ce qui contribue consolider leur intérêt comme modèles animaux de substitution
The recent emergence of a panel of direct acting antivirals will certainly help combat chronic hepatitis C in the future. However, in the current context worldwide, a peak of hepatitis C virus (HCV)-induced hepatocellular carcinoma is expected in the next decade. Deepening our understanding of HCV life cycle and HCV interference with host cells may help monitor HCV-associated pathogenesis. The aim of my PhD work was to identify the network of host and viral interactors of HCV nonstructural protein 2 and to unravel the mechanisms of action and regulation of this multifunctional, transmembrane protein, which is key both for the viral polyprotein cleavage and virion morphogenesis.In the first part of the work, we comparatively characterized molecular mechanisms underlying the enzymatic activity of NS2 proteins from HCV and from various non-human hepaciviruses that infect small New World primates (GBV-B) or that were recently identified in the wild in several mammalian species (NPHV, RHV, BHV, GHV). A combination of phylogenetic analyses, tridimensional structural models, and studies relying on the transient expression of viral polypeptide precursors or on infection models showed that NS2 proteases of the various hepaciviruses (1) act as dimers with two composite active sites to ensure NS2/NS3 junction cleavage, (2) are regulated in the polyprotein backbone via a hydrophobic patch at the surface of NS3 N-terminal domain (NS3N) that is essential to activate NS2 protease, and (3) are efficient in the complete absence of NS3N, which is unprecedented and suggests that NS3N has rather a negative or regulating role on NS2 activity. These data underline the functional importance of NS2 proteolytic mechanisms that are conserved across hepaciviruses.In the second part, we identified a network of cellular factors and viral proteins that interact with NS2 in the course of HCV infection using an interactomic screen based on affinity purification and mass spectrometry analysis of protein complexes retrieved form HCV infected hepatoma cells, as well as a split-luciferase complementation assay. Next, using a gene silencing approach, we found that a limited set of NS2 interactors among these host factors were involved in HCV particle assembly and/or secretion. This includes members of the endoplasmic reticulum signal peptidase complex (SPCS), chaperone proteins (DNAJB11, HSPA5) and a factor involved in intracellular transport (SURF4). Notably, our data are in favor of the existence of a multiprotein complex involving NS2, several members of the SPCS, and the viral E2 glycoprotein, which likely plays a role in an early step of HCV particle assembly or during particle envelopment. Altogether, my PhD work allowed us to identify a limited set of hepatocyte factors interacting with HCV NS2 during infection and to pinpoint those that are essential for HCV morphogenesis. Additionally, our results contributed to the molecular characterization of the recently identified non-human hepaciviruses and revealed that these hepaciviruses share with HCV key mechanisms in the course of their infectious life cycles. This highlights the value of non-human hepaciviruses as surrogate animal models of HCV infection

Le virus de la fièvre de la Vallée du Rift (RVFV) est un arbovirus appartenant à la famille des Bunyaviridae et au genre Phlebovirus. Il est transmis par les moustiques et infecte l'homme et les ruminants. De graves épidémies/épizooties ont eu lieu en Afrique et le virus circule maintenant en Arabie Saoudite ainsi qu'au Yémen. Le génome viral est composé de trois segments d'ARN simple brin: les segments L. M sont de polarité négative et le segment S utilise une stratégie ambisens. Bien que le cycle viral ait heu dans le cytoplasme, la protéine NSs (256 acides aminés, 31 kDa), codée par le segment S, a une localisation nucléaire où elle forme des filaments. NSs est un facteur de pathogenèse du virus qui inhibe la synthèse des ARNm du gène codant pour l'IFN bêta sans perturber pour autant l'enhanceosome (NF-KB, IRF3 et ATF2/cjun). Pour comprendre les mécanismes par lesquels NSs inhibe la réponse anti-virale, nous avons recherché ses partenaires cellulaires. Nous avons montré que l'infection par le VFVR a pour conséquences : i) une rapide diminution de la synthèse des ARN cellulaires parallèle à la décroissance de la concentration du facteur de transcription TFIIH, ii) l'inhibition du recrutement de CBP et de l'acétylation des histones au niveau du promoteur IFNp et iii) la protéolyse de STAT1. Par les techniques du double hybride, d'immunoprécipitations de protéines ou de la chromatine et en microscopie confocale, nous avons démontré que chacun des événements est lié aux interactions de la protéine NSs avec respectivement - la sous unité p44 du TFIIH, la sous unité SAP30 de certains co-répresseurs dont Sin3 et N-coR et la protéine Socs 1 présente dans une E3 ligase : ces différents partenaires de NSs sont présents dans les filaments nucléaires. NSs en interagissant avec p44 empêche la néo-formation du TFIIH. NSs, via SAP30 et son association avec le facteur de transcription YY1, stabilise des co-répresseurs responsables de la déacétylation des histones et empêche l'interaction entre CBP et YY1 au niveau du promoteur IFNp. Enfin NSs provoque l'accumulation de Socs 1 qui recrute un complexe E3 ligase CBCSo' responsable de la dégradation de STAT1 inhibant l'induction par l'IFNy. Ainsi la protéine multifonctionnelle NSs inhibe par trois mécanismes indépendants la réponse anti-virale de l'hôte
The Rift Valley fever virus is a phlebovirus of the Bunyaviridae family transmitted by mosquitoes and affecting cattle, sheep, goats and humans. It causes many dramatic epidémies and epizootics in Africa and recently it was introduced in Yemen and in Saudi Arabia with a high mortality rate. The viral genome is composed of three segments of RNA: the L and M segments are of negative polarity and encode respectively for the RNA polymerase RNA dependent and the precursor of envelope glycoproteins. The S segment utilises an ambisense strategy and codes for the nucleoprotein N and the non structural protein NSs. Although the viral cycle is cytoplasmic, the NSs protein (256 amino acids, 31 kDa) is nuclear and forms filament. Moreover, it was shown that NSs is the major pathogenicity factor, inhibiting IFN beta messenger RNA synthesis but do not disturb the formation of the enhanceosome (NF-KB, IRF3 and ATF2/cjun). We found that infection by RVFV leads to i) a rapid and drastic suppression of host cellular RNA synthesis that parallels a decrease of the TFIIH transcription factor concentration, ii) an inhibition of CBP recruitment and histones acetylation on IFNp promoter and iii) STAT1 proteolysis. Using yeast two hybrid System, immunoprecipitations, Chips and confocal microscopy, we further demonstrated that each event is linked to the association of the nonstructural viral NSs protein with respectively the TFIIH subunit p44, co-repressors subunit SAP30 and Socs 1 in the nuclear filaments. NSs prevents the assembly of newly synthesized TFIIH subunits. NSs, through the interaction between SAP30 and YY1 transcription factor, stabilizes co-repressors like N-coR or Sin3 responsible of histones deacetylation on IFNp promoter and preventing the association between CBP and YY1. Finally NSs provokes Socs 1 accumulation and, through a Socs 1 containing-E3 ligase complex, it degrades STAT1 and inhibes induction by IFNy. These observations shed light on the mechanisms utilized by RVFV to evade the host response

Environ 150 millions de personnes sont infectées par le virus de l'hépatite C (VHC) et présentent un risque de développer à terme un carcinome hépatocellulaire. Ce travail a eu pour objectif d'étudier le rôle de la protéine non structurale 2 (NS2) du VHC et, plus particulièrement, de déterminer si les caractéristiques structurales et fonctionnelles de NS2 du VHC sont conservées pour deux virus phylogénétiquement proches, le virus GB-B (GBV-B) et l'hepacivirus non primate (NPHV) qui infectent respectivement des petits primates et des chevaux. Nos études structurales ont révélé que, malgré une identité de séquence limitée, les protéines NS2 du VHC et du GBV-B possédaient des organisations topologiques similaires, avec trois segments transmembranaires dans leur région N-terminale et un domaine cytosolique C-terminal. Nous avons démontré que NS2 du GBV-B et du NPHV étaient des protéases à cystéine permettant le clivage de la jonction NS2/NS3 et que NS2 du GBV-B était une protéase dimérique possédant une triade catalytique composite, comme NS2 du VHC. Cependant, contrairement au VHC et au NPHV, la région transmembranaire de NS2 du GBV-B est indispensable à son activité protéolytique. Nous avons montré que le rôle de NS2 dans l'assemblage des particules virales est virus- et génotype-spécifique. De plus, des interactions spécifiques entre les domaines N- et C-terminaux de NS2 du VHC semblent critiques pour la morphogenèse des virions. Nous avons également entrepris de développer une méthodologie d'imagerie permettant le suivi dynamique de NS2 du VHC dans des cellules vivantes infectées afin de mieux comprendre les mécanismes d'action de cette protéine dans le cycle des hepacivirus
Hepatitis C virus (HCV) chronically infects approximately 150 million persons worldwide and is associated with cirrhosis and hepatocellular carcinoma. The objective of this work was to gain insight into the role of HCV nonstructural protein 2 (NS2) in the viral life cycle. With this aim, we undertook to determine whether structural and functional features of NS2 were conserved between HCV and two phylogenetically related viruses, GB virus B (GBV-B) and the non-primate hepacivirus (NPHV) that infect small primates and horses, respectively. Our membrane association and structural analyses revealed that despite limited sequence similarity, HCV and GBV-B NS2 proteins share a similar topological organization, with three transmembrane segments located in their N-terminal region and a cytosolic C-terminal domain. We further demohstrated that GBV-B and NPHV NS2 are cysteine auto-proteases responsible for the cleavage at the NS2/NS3 junction and that GBV-B NS2 is a dimeric protease containing a composite catalytic triad, as previously shown for HCV NS2. However, unlike for HCV and NPHV NS2, the transmembrane region of GBV-B NS2 is required for its proteolytic activity. Chimeric and trans-complementation approaches revealed that the role of HCV NS2 in particle assembly is virus and genotype specific. Moreover, our data suggested that functional interactions between the N- and C-terminal subdomains of HCV NS2 are critically involved in virion morphogenesis. Finally, we developed a fluorescent microscopy approach to follow HCV NS2 trafficking in live infected cells in order to gain further insight into the mechanisms of action of this protein during HCV life cycle

Les virus à ARN de polarité positive (ARN(+)) partagent la capacité de réorganiser les membranes cellulaires en organelles vésiculaires. Ces compartiments, appelés organelles de réplication (OR), fournissent un environnement approprié permettant d’héberger la machinerie de réplication virale, ses cofacteurs cellulaires et les ARN viraux néo-synthétisés. En raison de leur rôle indispensable à la réplication virale, ces compartiments et les mécanismes moléculaires nécessaires à leur assemblage ont suscité un réel intérêt ces dernières années. Alors que des progrès significatifs ont été réalisés dans ce domaine pour d’autres virus à ARN(+), peu de données relatives au mécanisme de formation des ORs des Alphavirus ont été produites. Ces virus ont pourtant été associés à des enjeux majeurs de santé publique au cours de la dernière décennie, en particulier avec la propagation récente du virus Chikungunya (CHIKV). CHIKV est en effet un virus réémergent transmis par les moustiques et à l’origine d’épidémies ayant des conséquences socio-économiques dévastatrices dans les pays où il se propage. Les symptômes se caractérisent par une forte fièvre et une éruption cutanée, avec un pourcentage significatif de patients qui souffrent de douleurs articulaires à long terme, souvent invalidantes. À l’heure actuelle, il n’existe aucun vaccin ou traitement antiviral pour ce virus.Les OR de CHIKV se présentent comme des sphérules de 50 à 60 nm résultant d’une courbure négative de la membrane plasmique. À l’intérieur de ces compartiments, la machinerie de réplication est ancrée à la membrane par l’interaction directe de la protéine non structurale 1 (nsP1) avec la bicouche lipidique. Cette protéine virale, exprimée de façon isolée, conduit à des déformations membranaires de type filopodes. Ainsi, nsP1 apparait comme un acteur majeur du remodelage membranaire au cours de l’infection par les Alphavirus. Dans ce contexte, le but de cette thèse, centrée sur nsP1, est de caractériser les interactions de nsP1 avec les membranes cellulaires et de définir les conséquences fonctionnelles de ces interactions dans la réplication virale. Nous avons mis en évidence le rôle du métabolisme lipidique dans l’ancrage membranaire de nsP1 et dans l’infection virale. Nos résultats indiquent que la production d’acides gras est nécessaire au cycle infectieux et favorise l’interaction de nsP1 avec les membranes. Ils mettent en évidence le rôle complètement nouveau des acides gras insaturés dans l’étape de réplication des Alphavirus. Nous avons également démontré l’affinité de la forme palmitoylée de nsP1 pour les microdomaines lipidiques riches en cholestérol de la membrane plasmique. Nous avons établi les conséquences fonctionnelles de cette affinité sur la localisation des autres protéines non structurales et sur la réplication virale. Enfin, nous avons défini l’interactome fonctionnel de nsP1, de façon à identifier les cofacteurs cellulaires pouvant contribuer aux déformations membranaires induites par cette protéine virale. Ce travail permet de mieux comprendre les mécanismes de déformation membranaires observés au cours de l’infection par les Alphavirus
Positive strand RNA ((+) RNA) viruses share the common capacity to rearrange cellular membranes into vesicular organelles. These membranous compartments referred to as replication organelles (ROs), are seen as providing an appropriate environment recruiting all viral components and cofactors required for replication. Because of their strict necessity for viral replication, these compartments and the molecular mechanisms required for their assembly have generated an intense interest in recent years. Contrasting with the consequential advances made in this field for other (+)RNA viruses, virtually no mechanistic data has been produced on the formation of ROs by Alphaviruses which in the last decade have proven to be medically paramount viruses, especially with the recent spread of Chikungunya virus (CHIKV). CHIKV is a re-emerging virus transmitted by mosquitoes that has caused outbreaks with devastating socio-economic impact in countries where it propagates. Symptoms include high fever and rash, with a significant percentage of patients suffering of long-term, often incapacitating, joint pain. Currently there is no vaccine or anti-viral treatment for this virus.CHIKV ROs appear as 50-60 nm electron translucent bulb-shaped spherules resulting from negative curvature at the plasma membrane. Inside these compartments, the replication machinery is anchored to the membrane through the direct interaction of the non-structural protein 1 (nsP1) with the lipid bilayer. When expressed as an isolated protein nsP1 dramatically remodels cellular membranes into filopodia-like protrusions. Therefore, this designated nsP1 as a critical factor in cellular membrane reshaping observed during infection. In this context, the aim of this thesis, with nsP1 at its centerpiece, is to characterize nsP1 interactions with cellular membranes and to define their functional consequences on viral replication. In this investigation, we have demonstrated the role of host cell lipid metabolism in nsP1 membrane anchoring and viral infection. Our results indicate that fatty acid synthesis is required for viral life cycle and favors nsP1 interaction with membranes. We also provide the very first information on the role of unsaturated fatty acids in Alphavirus replication. In-depth studies on the role of cholesterol revealed that palmitoylated nsP1 anchored CHIKV non-structural proteins to cholesterol-rich microdomains with functional consequences on replication. Finally, we have identified nsP1 interactome in order to identify host-cofactors required for the membrane deformation induced by this viral protein. Taken together, this thesis provides new information on nsP1/membrane lipids and host cofactors interplay. This work will allow the further comprehension of the mechanisms behind membrane deformation observed during Alphavirus replication

La peste équine est une arbovirose qui affecte les équidés et plus particulièrement les chevaux dont elle provoque très fréquemment la mort. Les conséquences dues au caractère meurtrier de la maladie mais surtout aux mesures de prophylaxie qu'elle nécessite sont préjudiciables pour l'économie de la filière chevaline des pays touchés. Nous avons développé des tests d'amplification en chaîne par polymérase spécifiques de type qui permettent, en 24 heures, la détection et le typage du virus équipestique (qui compte 9 sérotypes). Cette technique a été validée sur 54 échantillons codés. Les résultats obtenus sur 7 de ces échantillons ont permis de mettre en évidence la difficulté du typage (classique et moléculaire) lorsque plus d'un type viral est présent dans l'échantillon. Le typage moléculaire par RT-PCR a été appliqué avec succès à des prélèvements nécropsiques. Dans le but de différencier les anticorps induits par une vaccination et par une infection, deux tests ELISA, utilisant comme antigènes deux domaines de la protéine NS3, ont été développés. Les deux ELISA ont présenté une sensibilité et spécificité satisfaisantes, mais leur capacité à discriminer les sérums d'animaux infectés de ceux d'animaux vaccinés reste à confirmer. Parallèlement, des sérums de lapins produits contre les deux domaines de la protéine NS3, précédemment utilisés comme antigène dans l'ELISA, ont permis de préciser partiellement la topologie de NS3 au niveau de la membrane cellulaire. Ainsi, l'immunofluorescence sur cellules infectées a confirmé la localisation extra-cellulaire (prédite par certains auteurs) du domaine N-terminal de NS3. Enfin, la détermination des séquences nucléotidiques du segment génomique 10 (qui code pour les protéines NS3/NS3A) des sérotypes 2, 4, 5, 6 et 7 a permis de compléter les données existantes sur ce gène et de confirmer l'importante variabilité génétique de ce segment et de la protéine NS3 par rapport à celle des autres Ortivirus.