Interactions de la capside de lentivirus de primates avec les facteurs cellulaires de l’hôte

Interactions between primate lentiviral capsids and heterologous cellular host factors

• Auteur / Autrice : Joao Filipe Inacio Mamede
• Direction : Valérie Courgnaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 17/12/2012
• Etablissement(s) : Montpellier 1
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; ....-2014)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Génétique Moléculaire de Montpellier
• Jury : Président / Présidente : Philippe Van De Perre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Valérie Courgnaud, Marc Sitbon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Andrea Cimarelli, Eric Nerrienet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Régulation de l'expression des gènes viraux

Transmission de maladie infectieuse

Zoonoses

Génétique

Infections à VIH

Virus de l'immunodéficience simienne

Infections à Lentivirus

Mots clés libres

Primate Lentivirus

Transmission inter-Espèces

Pathogenèse HIV-2

Etapes prècoces du cycle virale

Primate lentiviruses

Cross-Species transmission

Early steps of retroviral replication cycle.

HIV-2 pathogenicity

Résumé

Depuis la découverte du virus de l'Immunodéficience humaine, un lentivirus, comme agent pathogène responsable de l'épidémie du SIDA en 1983, beaucoup de progrès sur le sujet ont été réalisés. Il existe deux types de virus différents pouvant infecter l'Homme, le HIV-1 et le HIV-2. Ces deux virus se regroupent en différents groupes et sous-types qui témoignent d'une grande diversité inter et intra individus (notions de quasi-espèces). La découverte de lentivirus infectant naturellement au moins quarante-cinq espèces de primates en Afrique sub-saharienne, a permis un enrichissement des connaissances sur les origines des épidémies lentivirales humaines. Aujourd'hui , il est clairement admis que l'origine des épidémies d'HIV-1 et HIV-2 sont le résultat de transmissions zoonotiques de virus de chimpanzés/gorilles et de mangabeys enfumées, respectivement. La mise en évidence de nombreux SIV circulant chez ces primates non-humains indique bien le risque potentiel de nouvelles zoonoses dans la population humaine exposée, cependant, il peut paraître surprenant que jusqu'à maintenant, deux lignées lentivirales seulement ont été capables de franchir cette barrière d'espèce. Pour pouvoir se répliquer dans les cellules d'un nouvel hôte, un lentivirus doit pouvoir contrecarrer les différents facteurs de restriction exprimés par les cellules cibles tout en exploitant au maximum la machinerie cellulaire. La famille de protéines TRIM5, APOBEC3 et les protéines Tetherin/Bst2 et SAMHD1 sont capables de bloquer une infection rétrovirale. Dans ce travail, le rôle des protéines TRIM5 a été étudié ainsi que celui d'autres protéines interagissant avec des capsides rétrovirales, dans un contexte de transmission inter-espèces de lentivirus de primates. L'étude de TRIM5α humain a montré que cette protéine n'était capable de bloquer aucune des infections par les lentivirus primates testés dans cette étude, ni par les autres SIV. Nous avons pu mettre en évidence que la dépendance de la liaison à la Cyclophiline A pour l'infection des différents SIV était variable en fonction de la capside testée. Ainsi, si cette interaction est largement répandue parmi les différentes lignées de SIV, elle n'est toutefois pas universelle. La sensibilité des SIV à la déplétion de nucléoporines qui sont connues pour affecter l'infection par HIV-1, était également variable pour différents SIV, et la même diversité a été observée concernant les déplétions de RanBP2 et Nup153. De plus, nous avons découvert une capside de SIV soumise à une forte restriction de son infection dans les cellules humaines, ce phénotype a été nommé Ref2.Il a été suggéré qu'il existait une possible corrélation entre des variations de la capside de HIV-2 et la progression vers le SIDA, nous avons donc élaboré une étude afin de déterminer si les protéines TRIM5 étaient impliquées dans ce phénotype. La conclusion est que TRIM5α humaine ne restreint fortement aucune des capsides de HIV-2 testées provenant d'une cohorte d'individus à “progression rapide“ ou “lente“ vers le SIDA. Cependant nous avons observé une capacité d'infection qui corrélait avec la pathogénicité. Il est intéressant de noter que toutes les capsides d'HIV-2 testées étaient dépendantes de la présence de Cyclophiline A pour leur infection. Toutes ces capsides étaient sensibles à la déplétion de RanBP2, et l'interaction est très probablement médiée par le motif C-ter de RanBP2 qui a une forte homologie avec la Cyclophiline A. En conclusion, il est très probable que des SIV infectant naturellement des singes puissent utiliser les mêmes protéines que HIV-1, pour un éventuel passage inter-espèces. TRIM5α ne semble pas être une barrière efficace aux différents SIV, et l'interaction avec la Cyclophiline A est probablement très conservée par les lentivirus primates

Ever since HIV has been discovered to be the pathogenic agent that causes AIDS in 1983, much progress has been made in the field. Two different viruses are now known to infect humans, HIV-1 and HIV-2. These two distinct viruses have many sub-types and clades representing a high diversity inter and intra-individuals (quasi-species). The finding of HIV simian counterparts, the Simian Immunodeficiency Viruses (SIVs), has broadened the knowledge of primate lentiviruses and to date forty-five species of non-human primates are known to be infected with SIVs in sub-saharan Africa. It is now clear that HIV-1 and HIV-2 epidemics are the result of zoonosis from chimpanzees/gorillas and sooty mangabeys, respectively. With such a big diversity of SIVs in the wild and a frequent contact of SIV infected monkey species with humans, it is interesting that so far, only two lineages breached the species barrier and infected human populations. To be able to correctly infect a cell, a lentivirus has to overcome the installed cellular barriers known as restriction factors while at the same time correctly exploiting the established host cellular machinery. Proteins such as TRIM5, APOBEC3, Tetherin/Bst2, SAMHD1 are able to restrict retroviral infections in certain conditions. In this thesis, it has been evaluated the role of TRIM5 proteins and other capsid interacting proteins with a scope to the eventuality of a cross-species transmission infection. The results showed that human TRIM5alpha does not restrict any of the primate lentiviruses tested, and so far, no primate lentivirus is known to be restricted by it. Cyclophilin A binding and dependence is variable depending on the SIV capsid; this interaction is widespread among the primate lentiviruses phylogenetic tree but not a universal phenotype. Different capsids from SIVs have been tested for the sensitivity to the depletion of nucleoporins that are known to be used by HIV-1 in its infection; it has been concluded that the same diversity applies to the interaction with RanBP2 and Nup153. Additionally, we identified a SIV capsid that is highly restricted in human cells; this phenotype was called Ref2. With the report of a possible correlation between HIV-2 capsid variations and different levels of progression to AIDS, we devised a study aiming to identify if TRIM5 proteins were involved in this phenotype. We concluded that human TRIM5alpha does not restrict any HIV-2 capsid obtained from a HIV-2 cohort, in which individuals were presenting different levels of progression to AIDS. However, we observed a different viral fitness that correlated with pathogenicity. Moreover, Cyclophilin A dependence seems ubiquitous among all of the tested HIV-2 capsids. All of these capsids are sensitive to RanBP2 depletion and the interaction is much likely mediated by RanBP2's C-terminal motif that shares a high homology with Cyclophilin A. Summing up, it is much likely that some SIVs that still circulate in the wild can hijack the same specific cellular co-factors as HIV-1 to produce a new epidemic in humans. TRIM5α does not seem to be a potent barrier to an eventual cross-species transmission from lower primates to humans, and Cyclophilin A interaction seems to play a major role to the infection of some SIVs.