Exploring viral-host interactions during poliovirus infection : study of the role of the 3A cellular partners, ACBD3 and CREB3, in viral replication and cell signaling

par Carmen Mirabelli

Thèse de doctorat en Virologie

Sous la direction de Francis Delpeyroux et de Bruno Blondel.

Soutenue en 2015

à Sorbonne Paris Cité , dans le cadre de École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris) , en partenariat avec Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019) (autre partenaire) .


  • Résumé

    Le poliovirus (PV) est un des prototypes de la grande famille des virus à brin positif d'ARN, les Picornaviridae, et il est l'agent étiologique de la poliomyélite paralytique. Bien qu'il soit le premier virus à avoir été cultivé, en 1949, et étudié in vitro, les connaissances de virologie fondamentale sur le PV sont encore lacunaires et incomplètes. Les campagnes de vaccinations mondiale, très efficaces, ont permis d'éradiquer la polio dans la plupart des grandes régions du monde, et la maladie ne reste aujourd'hui endémique que dans trois pays en Afrique et Asie. Si le PV n'est donc plus considéré comme une menace de santé publique en Europe et son étude n'est plus considérée comme prioritaire, il reste un modèle très captivant. En particulier, depuis l'introduction du vaccin oral antipoliomyélitique, la circulation et la dérive génétique de ces souches atténuées ont entrainé l'émergence de poliovirus dérivés du vaccin qui sont neuro-pathogènes. Ces souches sont le plus souvent recombinantes avec des virus co-circulants appartenant à la même famille que le PV, ce qui suggère que la recombinaison contribue au mécanisme d'émergence. Un des partenaires préférentiels de ces recombinaisons semble être le Coxsackievirus A17 (CV-A17). Mon projet de thèse vise à approfondir les connaissances actuelles du PV dans le cadre de son interaction avec la cellule hôte, avec notamment trois objectifs : Améliorer notre compréhension de la sélection des souches recombinantes dérivées du vaccin. Caractériser de nouveaux modules de signalisation cellulaire interagissant avec le PV. Identifier de nouvelles cibles pour le développement de thérapies antivirales qui seront nécessaires pendant la période de post-éradication. Une analyse du profil d'interaction virus-hôte de la protéine non-structurale 3A du PV nous a permis d'identifier deux nouveaux partenaires cellulaires :-ACBD3, une protéine qui joue un rôle dans le maintien de la structure de l'appareil de Golgi -CREB3, un facteur de transcription impliqué dans la réponse au stress du réticulum endoplasmique (RE) Pour ACBD3, nous avons montré que cette protéine module la réplication du PV et que son effet dépend de la nature de la protéine 3A. En effet, l'acquisition d'une 3A de CV-A17 confère au recombinant un avantage en termes de réplication, avantage dû à une moindre sensibilité à l'effet inhibiteur de ACBD3 sur la réplication (Téoulé F. Et al, Journal of virology 2013). Concernant le facteur de transcription CREB3, nous nous sommes intéressés à une de ses cibles : la protéine Herp, impliquée dans l'homéostasie calcique du RE, compromise pendant l'infection par le PV. Nous avons montré que le module de signalisation CREB3/Herp, activé par le PV aux temps précoces post-infection, limite l'augmentation du calcium cytosolique et l'induction de l'apoptose. Même si le rôle de l'interaction directe entre 3A et CREB3 n'a pas été élucidé, nous avons mis en évidence pour la première fois que le PV active une réponse cellulaire au stress RE. Toutefois, le PV modifie son aboutissement (notamment l'apoptose cellulaire), vraisemblablement pour permettre la réplication virale et éventuellement limiter l'étendue des lésions dans le système nerveux central. De plus, l'étude de CREB3 nous a amenés à identifier une cible cellulaire intéressante pour le développement de nouveaux antiviraux anti-PV : le RIP (module de protéolyse intra-membranaire régulé). Nous avons testé un médicament couramment utilisé comme inhibiteur de protéase dans le traitement de l'infection par le Virus de l'Immunodéficience Humaine de type 1 (VIH-1), le Nelfirlavir. Nous avons montré que celui-ci inhibe la réplication et la production de plusieurs PV d'origine vaccinale ou sauvage, et d'autres membres de la famille des Picornaviridae. Tous ces résultats confirment l'intérêt d'étudier les interactions virus-cellule infectée pour à la fois approfondir les connaissances de virologie fondamentale et pathogénèse du virus d'intérêt, étudier des mécanismes de sélection de souches mutées ou recombinées et éventuellement identifier des nouvelles stratégies antivirales.

  • Titre traduit

    Exploration des interactions virus hôte dans le contexte d'infection par le poliovirus


  • Résumé

    Poliovirus (PV) is a prototype member of the giant family of RNA+ single stranded virus, Picornaviridae, and it is the etiologic agent of poliomyelitis. Although PV has been studied sine 1949, the molecular virology of this virus has not been fully elucidated. The global vaccination campaign led to the complete eradication of PV in Europe and America and the virus remains endemic only in Nigeria, Afghanistan and Pakistan. Therefore, PV does not constitute a heath burden and a research priority anymore, but it still remains a captivating model of study. In addition, the externe plasticity of this virus together with sub-optimal vaccine coverage in some regions of the world permitted the emergence of new PV-derived pathogenic neurovirulent strains (VDPVs). In particular, these strains originate from the genetic drift of the attenuated oral poliovaccine (OPV) and episodes of genetic recombination with co-circulating enteroviruses (EV) of species C, in particular with the Coxsackievirus A17 (CV-A17). My thesis project focuses on the study of viral-host interaction during PV infection in order to : Propose mechanisms of emergence and selection of recombinant VDPVs Characterize new signaling modules interacting with PV Identify new cellular targets for the development of new PV antivirals, necessary during the post-eradication period The, analysis of the interaction maps of the non-structural protein 3A allowed us to identify new cellular partners: -ACBD3 Golgi-resident protein maintaining the structure of the Golgi organelle -CREB3 transcription factor involved in endoplasmic reticulum (ER) stress In this study, we showed that ACBD3 restricts viral replication and its effect depends on the nature of viral protein 3A. Indeed, the acquisition of a 3A derived from CV-A17 is beneficial for the replication of the recombinant virus, which is less sensitive to the inhibitory effect of ACBD3 (Téoulé F. Et al, Journal of virology 2013). CREB3 is an ER-stress induced transcription factor. One of its targets is the Herp protein, involved in ER calcium (Ca2±) homeostasis via the degradation of the ER-resident Ca2+ channels. During PV infection, a Ca2+ flux from the ER has been reported at late times post infection. In this study, we showed that the signaling module CREB3/Herp, activated at early times post infection, limits Ca2+ flux and PV-induced apoptosis. We provided evidences that PV activates an ER-stress response but modifies its outcome (cell apoptosis) to assist viral replication. Moreover, the anti-apoptotic pathway CREB3/Herp could limit viral-induced damages of the central nervous system. In addition, the study of CREB3 allowed us to identify a target for antiviral therapy: the regulated intramembrane proteolysis (RIP) pathway. We tested an inhibitor of the RIP, originally developed for HIV-1 as a protease inhibitor, Nelfinavir (NFV). Here, we reported the antiviral activity of NFV in vitro against PV and a panel of enteoviruses. Altogether, these results support the interest in studying viral-host interactions to deepen the fundamental knowledge on the molecular virology and pathogenesis of the virus, study new mechanisms of viral emergence and eventually identify new strategies to combat viral infections.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (non paginé [185] p.)
  • Annexes : 179 réf.

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