Thèse soutenue

Exclusion de la surinfection et génomes défectifs induits par le virus chikungunya : un nouvel éclairage sur la régulation de la diversité génique des alphavirus

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Auteur / Autrice : Jeremy Boussier
Direction : Matthew L. AlbertMarco Vignuzzi
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physiologie et biologie des organismes - populations - interactions. Immunologie
Date : Soutenance le 23/11/2018
Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Frontières de l'innovation en recherche et éducation (Paris ; 2006-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité d'Immunité Innée (Paris)
établissement de préparation : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)
Jury : Président / Présidente : Sylvie Van der Werf
Examinateurs / Examinatrices : Matthew L. Albert, Marco Vignuzzi, Danielle Blondel-Maingonnat, Marlène Dreux, Nathalie Pardigon, Magnus Fontes
Rapporteurs / Rapporteuses : Danielle Blondel-Maingonnat, Marlène Dreux

Résumé

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Les arbovirus (dont le virus chikungunya, CHIKV) sont responsables de millions d'infections chaque année ; aucun vaccin n'est encore approuvé, et les traitements disponibles restent limités. De part leur circulation constante entre le moustique et l'humain, leur adaptation rapide à différents hôtes est un facteur clé pour leur pathogenèse. Le taux d'erreur particulièrement élevé de leur polymérase ARN permet une rapide diversification génique qui conduit à la génération d'un nuages de mutants, appelée quasi espèce. Les quasi espèces contiennent non seulement des génomes mutés, mais aussi des ARN recombinés à partir de deux génomes d'origine différente, ainsi que des génomes avec de grandes délétions, incapables de se répliquer sans l'aide d'un autre virion qui doit infection la même cellule, nommés génomes viraux défectifs (GVD). Une régulation étroite de la taille du nuage de mutants est clé pour une pathogenèse efficace : si trop petit, le potentiel adaptatif du virus sera impacté ; au contraire, une quasi-espèce trop grande peut mener à l'accumulation rapide de mutations délétères pour le virus. Alors que la régulation du paysage mutationnel est atteinte grâce à un taux d'erreur de la polymérase viral finement contrôlé, la recombinaison et la réplication des génomes défectifs sont influencés par le potentiel de co-infection des cellules cibles. Dans ce contexte, l'exclusion de la surinfection (ESI), un processus par lequel l'infection par un premier virus inhibe l'infection par un second virus, peut influer le dynamique de la quasi-espèce. Bien que décrite dans la plupart des familles virales, les mécanismes à l'origine de l'ESI restent mal caractérisés. Dans ce travail, je montre que CHIKV exclut une infection future par CHIKV, mais aussi par le virus Sindbis et le virus de la grippe A, mais non par le virus du Nil occidental. Je démontre que l'exclusion de CHIKV se situe au niveau de la pénétration du génome viral dans le cytoplasme, puis de sa réplication, mais n'influence ni l'attachement du virion ni la traduction de son génome. Je montre également que l'ESI est indépendant de l'action des interférons de type I, et qu'elle n'est médiée ni par la transcription cellulaire, ni par un facteur soluble. De plus, l'exclusion n'est pas due à une unique protéine virale, suggérant un potentiel rôle de la réponse cellulaire à l'infection.Déterminer l'influence des pressions immunologiques dans l'établissement de la quasi-espèce peut aider à une meilleure compréhension de l'interaction entre évolution virale et réponse immunitaire. Bien que la caractérisation non biaisée des mutations ponctuelles fût le fruit de nombreux travaux, les GVD restent peu caractérisées, en particulier chez les alphavirus. Dans la deuxième partie de ce travail, je développe des outils bio-informatiques pour isoler rapidement les GVD de données de séquençage à haut débit, et analyse les avantages et les inconvénients d'un ajout d'une étape de pré-amplification pour détecter et quantifier les GVD. À l'aide de ces outils, je fournis ensuite la première description complète des GVD produits par des passages séquentiels de CHIKV en culture cellulaire. En particulier, je montre que le type de GVD générés est très dépendants du type cellulaire, avec des motifs de séquences et des cadres de lecture ouverts différents lorsque les cellules hôtes sont des cellules de mammifère ou d'insecte. Ces résultats soulignent le role de l'environnement cellulaire dans le modelage de la quasi-espèce, et des GVD en particulier. Des travaux futurs aideront à dévoiler les mécanismes sous-jacents à cette interaction et pourraient permettre la conception de nouvelles stratégies thérapeutiques ciblant les dynamiques des quasi-espèces.