Développement d'inhibiteurs de la dimérisation du complexe de la Reverse Transcription du VIH-1

Dimerization of HIV-1 Reverse Transcriptase as a potent target to block HIV replication

• Auteur / Autrice : Daouda Moustapha Abba Moussa
• Direction : Gilles Divita
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 07/06/2013
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; ....-2014)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche de Biochimie Macromoléculaire (Montpellier)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gilles Divita, Philippe Cotelle, Roland Marquet, Stephen Baghdiguian, Pascal Clayette
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Philippe Cotelle, Roland Marquet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Peptides

Dimérisation

Transcriptase inverse

VIH (virus)

Mots clés libres

Vih-1

Reverse Transcriptase

Integrase

Inhibiteurs peptidiques

Résistance

Dimérisation et maturation du VIH

Hiv-1

Reverse Transcriptase

Integrase

Peptides inhibitors

Resistance

Dimerization and maturation of HIV

Résumé

Le virus de l'immunodéficience humain de type 1 VIH-1 est un rétrovirus responsable d'une pandémie touchant actuellement 34 millions de personnes dont près de 25 millons en sont morts. En dépit des grands progrès réalisés dans le développement de nouveaux médicaments visant à bloquer la réplication de ce virus, l'émergence rapide de souches virales mutantes résistantes imposent l'urgence et la nécessité de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques pour combattre ce virus. La Reverse Transcriptase (RT) duVIH-1 joue un rôle majeur dans le cycle viral puisqu'elle est responsable de convertir l'ARN génomique simple brin en ADN double afin d'intégrer l'ADN génomique de la cellule hôte. La forme biologique de la RT est un hétérodimère formé de la sous unité p66 et la sous unité p51. Les sous unités sont constituées des sous domaines fingers, palm, « connection », thumb et RNase H, ce dernier étant absent sur la sous unité p51. L'activation de la RT est un processus en deux étapes : la première étape consiste en l'association rapide des deux sous unités, suivie d'une deuxième étape plus lente, correspondant à des changements conformationnels fins à l'interface entre p66/p51.Dans l'objectif d'inhiber la fonction de la RT, nous avons proposé une nouvelle stratégie fondée sur l'utilisation des peptides interfacials courts dérivant de séquences hautement conserver de la RT, capables de cibler efficacement les interactions protéine/protéine et de bloquer la dimérisation et l'activation par maturation de la RT. La dimérisation des deux sous unités implique leur interaction part les domaines de connexion. Dans la première partie de ce travail de thèse, nous avons criblé et isolé des peptides capables d'interférer avec cette interaction impliquant un « cluster » de résidus aromatiques. Nous avons identifié un peptide court PID4, et démontré que ce peptide induit un changement de conformation de la RT, entrainant la dissociation du complexe. La maturation implique l'interaction de résidus localisés au niveau de « hot spot » dans le domaine RNase H de p66 et thumb de p51. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons sélectionné un peptide court, P27, issus du domaine thumb pouvant inhiber l'étape de la « maturation » (P27). Ces deux classes de peptides bloquent la réplication virale et sont efficaces sur plusieurs souches virales et sur des mutants résistants aux NNRTIS et NRTIS.Les résultats obtenus sur nos deux classes d'inhibiteurs peptidiques, démontrent bien que la dimérisation et la maturation de la RT constituent des cibles de choix pour bloquer l'activité polymérase de la RT et ainsi stopper la prolifération virale par un nouvel concept moins exposer à l'émergence des mutation de résistance.

The human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) is a retrovirus responsible of a disease currently affecting 34 million people and caused the death of 25 million people from its discovery in the 1980s. Despite the great progresses made in the development of new drugs to block the replication of the virus, the rapid emergence of resistant mutant strains requires the development of new therapeutic strategies to combat this agent.The Reverse transcriptase (RT) plays an essential role in the replication of human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) and remains a primary target of anti-HIV-1 drugs. The biologically active form of HIV-1 RT is a heterodimer of two subunits, p51 and p66, each consisting of distinct sub-domains: the fingers, the palm, the connection and the thumb are present in both of them. p66 contain also an RNAse H sub-domains. The formation of RT is a two-step mechanism, involving first the rapid association of the two subunits (Dimerization), followed by conformational changes (Maturation) yielding the biologically active form of the enzyme.In order to inhibit the function of RT, we have proposed and elaborated a new strategy based on short interfacial peptides that target protein-protein interfaces involved in RT- dimerization and activation. The dimerization of two subunits involves interaction between their connection domains. In the first part of this thesis, we screened and isolated peptides capable of interfering with the interaction, involving a ''cluster'' of aromatic residues. We identified a short peptide PID4, and demonstrated that induces a conformational change in the RT, resulting in dissociation of the heterodimer complex. Maturation involves the interaction of residues located at ''hot spot'' in the RNase H domain of p66 and the thumb domain of p51. The second part of this thesis is based on a screening of peptides, derived from the thumb domain of the enzyme. We have identified a short peptide (P27) which inhibits the maturation step and abolish replication of HIV-1 LAI. These two classes of peptides block viral replication and are effective in several viral strains and mutants resistant to NNRTIs and NRTIs.Taken together, the results of our two classes of peptides inhibitors, demonstrate that the dimerization and maturation of RT constitutes an attractive target for AIDS chemotherapeutics and for the design of more specific new antiviral drugs that can bypass resistance limitation.