Architecture moléculaire et destin des complexes de pré-intégration du VIH-1

Molecular architecture and fate of HIV-1 pre-integration

• Auteur / Autrice : Guillermo Blanco-Rodriguez
• Direction : Francesca Di-Nunzio
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie. Virologie
• Date : Soutenance le 24/09/2019
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Frontières de l'innovation en recherche et éducation (Paris ; 2006-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité à 5 ans Virologie Moléculaire Avancée
• Jury : Président / Présidente : Pierre-Emmanuel Ceccaldi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Francesca Di-Nunzio, Pierre-Emmanuel Ceccaldi, Andrea Cimarelli, Vincent Parissi, Jacomine Krijnse-Locker
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Andrea Cimarelli, Vincent Parissi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microscopie électronique

Transport nucléaire actif

VIH-1 (Virus de l'Immunodéficience Humaine de type 1)

Mots clés libres

Complexe de pré-intégration

Désassemblage de la capside

Microscopie corrélative

HIV

Nuclear import

Pre-integration complex

Uncoating

Correlative microscopy

Electron microscopy

Résumé

Quand le VIH-1 entre dans la cellule, le core viral est libéré dans le cytoplasme. Le core du VIH-1 se comporte comme une cage qui protège l’information génétique du virus des capteur antiviraux et assure un environnement adéquat pour la transcription reverse. De l’autre côté le VIH-1 établit des interactions critiques avec des facteurs cellulaires pour se répliquer efficacement. Cependant, la structure et organisation de la capside virale qui reste associée avec les complexes de pré-intégration pendant et après la translocation nucléaire en lymphocytes humaines, l’objective principale du VIH-1, est encore énigmatique. Pour découvrir l’architecture des complexes de pré-intégration du VIH-1 nous avons développé une technique avancée pour marquer à haute précision l’ADN viral rétrotranscrit avec la microscopie à fluorescence accouplée à l’immunomicroscopie électronique. Dans cette étude nous avons remarqué la morphologie des complexes de pré-intégration du VIH-1 pendant l’import nucléaire, ils sont composés par l’ADN viral associé avec plusieurs protéines de la capside remodelées pour créer une structure à forme de « collier de perles ». Le désassemblage de la capside du VIH-1 et la formation des complexes de pré-intégration sont des étapes concertes qui produit complexes contenant des capsides partielles pour la guidance du génome du VIH- 1 a l’intérieur du noyau de l’hôte pour une réplication effective. Ces processus peuvent être perturbés par les inhibiteurs PF74 ou nevirapine qui exercent des effets différant sur le remodelage du core et les complexes de pré-intégration. Nos résultats contribuent dans une façon significative à la compréhension des mécanismes à la base de l’infection par VIH-1 mais au même notre étude permettra le design de nouvelles molécules inhibitrices contre les complexes de pré-intégration.

As soon as HIV-1 enters the cell, the viral core is released in the host cytoplasm.The core acts like a shell to protect the viral genetic material from antiviral sensors and ensures an adequate environment for the reverse transcription. On the other hand, the HIV-1 core establishes critical interactions with cellular factors to efficiently replicate. However, the morphological state of the viral CA that remains associated to the pre-integration complex (PIC) during and after nuclear translocation in human lymphocytes, the main target of HIV-1, is still enigmatic. To uncover the architecture of the HIV-1 PIC, we set up a breakthrough technology to specifically detect the retrotranscribed viral DNA by fluorescence microscopy coupled to immunoelectron microscopy (CLEM). In this study we have highlighted the morphology of the HIV-1 PIC during nuclear translocation, composed by the viral DNA and multiple viral capsids remodelled in a “pearl necklace” shape. HIV-1 uncoating and PIC formation are concerted steps that generate complexes containing partial cores to lead the HIV-1 genome inside the host nucleus to efficiently replicate. These processes can be perturbed using PF74 or nevirapine, two inhibitors that exert different effects on the core remodeling and PIC formation. Our findings not only contribute to the understanding of the early steps of HIV-1 infection but could also prompt the design of new drugs targeting the PIC, now that its morphology and main components have been revealed.