Etude de la régulation de l’expression des ARN non-codants au cours de l’infection par des virus à ARN : Implications de la protéine KSRP dans la réplication du virus de l’Hépatite C et de la souche HCoV-229E des Coronavirus

Non-coding RNA regulation during infection by RNA viruses : Involvment of KSRP for the replication of the Hepatitis C virus and for the Coronoavirus HCoV-229E strain

• Auteur / Autrice : Camille Baudesson
• Direction : Jean-Michel Pawlotsky
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance le 15/02/2019
• Etablissement(s) : Paris Est
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Créteil ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Mondor de Recherche Biomédicale (Créteil) - Institut Mondor de Recherche Biomédicale / IMRB
• Jury : Président / Présidente : Bertrand Séraphin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Michel Pawlotsky, Cyrille Féray, Mirjam Zeisel, Patrice Bruscella
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Annette Martin, Sophie Lepoder

Mots clés

Mots clés contrôlés

Betacoronavirus

Hépatite C

Virus à ARN

Mots clés libres

Virus à ARN

Ksrp

Coronavirus

Hépatite C

MicroARN

ARN non-Codant

Hepatitis C

Ksrp

Coronaviruses

RNA virus

MicroRNA

NcRNA

Résumé

Les virus à ARN sont à l’origine de nombreuses épidémies depuis ces dernières décennies. Malgré des avancées thérapeutiques majeures, une majorité d’infection est orpheline de traitement. Le développement d’antiviraux à spectre large est une alternative thérapeutique pour maximiser le nombre de virus ciblés, minimiser les coûts de production et améliorer la prise pour les patients. Afin de trouver de nouvelles cibles cellulaires, la compréhension des mécanismes moléculaires utilisés par les virus pour infecter l’hôte est essentielle.Les virus utilisent des facteurs cellulaires pour survivre et se propager. Parmi ceux-ci, on trouve les microARNs (miARNs) et les longs ARNs non-codants (lncARNs) qui peuvent participer à la réponse antivirale mais peuvent également être détournés par les virus pour favoriser l’infection. Ces d’ARN non-codants peuvent interagir avec des protéines cellulaires (« RNA-binding protein » (RBP)) telles que la protéine KSRP. Cette RBP est impliquée dans le contrôle de l’expression des ARNs en participant à l’épissage de certains pré-ARNm, à la dégradation des ARNs contenant des séquences riches en AU et à la maturation de certains miARNs. Ses fonctions et sa localisation sont dépendantes de la phosphorylation de certains résidus par les kinases cellulaires Akt, ATM et p38/MAPK.Le but de ma thèse a été d’étudier la modulation de l’expression de ces deux classes d’ARN non-codants au cours de l’infection par des virus à ARN tels que le virus de l’Hépatite C (VHC) et la souche HCoV-229E des Coronavirus. Plus particulièrement nous avons cherché à étudier l’implication de KSRP dans la régulation d’ARN non-codants essentiels pour ces infections.Mes recherches ont commencé par l’étude de la maturation du microARN-122 (miR-122), un facteur proviral de l’infection par le VHC. Nous avons montré que KSRP phosphorylée sur le résidu S193 par Akt interagissait avec le complexe nucléaire DROSHA/DGCR8 et ainsi était essentielle à la maturation du pri-miR-122 en miR-122 favorisant la réplication virale. Notre avons ensuite étudié le rôle des phosphorylations de KSRP par ATM et p38/MAPK sur la réplication et sur la maturation du miR-122. La phosphorylation par ATM ne semble pas jouer un rôle majeur sur ces deux paramètres. En revanche, la phosphorylation de KSRP sur le résidu T692 par la kinase p38/MAPK semble jouer un rôle positif sur la réplication VHC.Dans un second temps, par homologie avec les résultats obtenus dans le cas du VHC, nous avons étudié le rôle de KSRP lors de l’infection par la souche HCoV-229E des Coronavirus. En transfectant un siKSRP ou un plasmide exprimant la protéine KSRP, nous avons pu démontrer que KSRP était un facteur proviral pour la réplication virale.Afin d’identifier les ARN non-codants modulés au cours de l’infection HcoV-229E et dont l’expression pouvait être régulée par KSRP, nous avons effectué deux analyses de séquençage à haut débit (« NGS »). L’analyse réalisée sur des cellules infectées vs non-infectées nous a permis d’identifier l’ensemble des miARNs et lncARNs dérégulés par le virus. Nous avons croisé ces résultats avec un second « NGS » fait sur des cellules infectées, inhibées pour KSRP et nous avons trouvé que l’expression du LinC00473 était modulée dans les deux conditions expérimentales. En étudiant ce facteur cellulaire au cours de l’infection nous avons observé une forte induction KSRP-dépendante du LinC00473 à 24 h post-infection, puis une diminution à 48 h post-infection. L’inhibition de ce facteur entraîne une diminution de la réplication virale suggérant que le LinC00473 est un facteur proviral au début de l’infection.Nos résultats ont permis de montrer le rôle proviral de la protéine KSRP lors de deux infections virales (VHC et HCoV-229E des Coronavirus). Son implication dans la régulation de l’expression des ARNs fait de cette protéine un outil efficace pour découvrir de nouvelles cibles thérapeutiques ARN non-codants au cours d’autres infections virales.

Résumé en anglaisRNA viruses have been the cause of many epidemics in recent decades. Despite major therapeutic advances, a majority of infection is currently orphan for treatment. The development of new broad spectrum antivirals is a therapeutic alternative to maximize the number of targeted viruses, minimize production costs and improve access to population. In order to find new cellular targets for this type of therapeutic approach, understanding the molecular mechanisms used by RNA viruses to infect the host is essential.Viruses exploit cellular factors to survive and to disseminate. Among those factors, microRNA (miRNA) and long non-coding RNA (lnCRNA) can participate to cellular antiviral response but can also be hijacked by the virus to improve the infection. These two families of non-coding RNA could interact with cellular RNA-binding protein (RBP) such as KSRP. This ubiquitous protein is involved in RNA expression control via its participation to pre-mRNA splicing, decay of AU-rich element mRNA and maturation of microRNAs. The functions and localization of KSRP are dependent of post- modification by the cellular kinases Akt, ATM and p38/MAPK.The aim of my thesis was to study the modulation of the expression of these two classes of non-coding RNA during infection by RNA viruses such as the hepatitis C virus (HCV) and the HCoV-229E strain of the Coronaviruses. More specifically, we evaluated the involvement of KSRP in the regulation of non-coding RNAs essential for these infections.My research project began with the study of microRNA-122 (miR-122) the maturation. This miRNA is a proviral factor for HCV infection. We have shown that the Akt-dependent phosphorylation of S193-KSRP promoted the interaction of pri-miR-122 with the DROSHA / DGCR8 nuclear complex and thus was essential for the maturation of miR-122, finally promoting viral replication. We then investigated the role of KSRP phosphorylation by ATM and p38 / MAPK on viral replication and on miR-122 maturation. ATM phosphorylation does not seem to play a major role in these two parameters. In contrast, phosphorylation of KSRP on the T692 residue by p38 / MAPK kinase appears to play a positive role on viral replication.In a second step, by homology with the results obtained in the case of the HCV infection, we studied the role of KSRP during the infection with the HCoV-229E strain of Coronaviruses. After siKSRP transfection or exogenous expression of the KSRP protein, we were able to demonstrate that KSRP was a proviral cellular factor for HCoV-229E replication.In order to characterize the modulation of non-coding RNAs expression during HcoV-229E infection and to identify the non-coding RNAs whose expression could be regulated by KSRP, we performed two high-throughput sequencing ("NGS") assays. The analysis performed on infected and non-infected cells allowed us to identify all the miRNAs and lncRNAs whose expression was altered by the virus. We cross-examined these results with a second "NGS" performed on HCoV-229E infected cells inhibited for KSRP. We found that the expression of an InCARN (LinC00473) was modulated under both experimental conditions. We demonstrated a strong KSRP-dependent induction of LinC00473 expression at 24 h post-infection, then a decrease at 48 h post-infection. Inhibition of this factor results in decreased viral replication suggesting that LinC00473 is a proviral cell factor at the onset of infection.Our results have shown the proviral role of the KSRP protein during two viral infections (HCV and HCoV-229E of the coronaviruses). Its involvement in the regulation of RNA expression makes of KSRP an effective tool for discovering new non-coding RNA therapeutic targets for other viral infections