Investigation de la relation entre les éléments structuraux de la membrane nucléaire interne et l'infection par le VIH

Investigating the relationship between structural elements of the inner nuclear membrane and HIV infection

• Auteur / Autrice : Anvita Bhargava
• Direction : Nicolas Manel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie
• Date : Soutenance le 04/12/2020
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Immunité et cancer (Paris ; 2009) - Immunité et cancer
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Institut Curie (Paris ; 1978-....)
• Jury : Président / Présidente : Matthieu Piel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Manel, Matthieu Piel, Andrea Cimarelli, Valérie Courgnaud, Francesca Di-Nunzio, Sara A. Wickström
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Andrea Cimarelli, Valérie Courgnaud

Mots clés

Mots clés libres

VIH

Enveloppe

Noyeau

Infection

HIV

Envelope

Nucleus

Infection

Résumé

Lors d'une infection par le virus de l'immunodéficience humaine (VIH), le virus traverse l'enveloppe nucléaire (EN) pour s’intégrer dans le génome de l'hôte. Le VIH accède au noyau à travers les complexes des pores nucléaires (CPN). Cependant, le mécanisme sous-jacent n'est pas entièrement compris. Il a été récemment décrit par plusieurs groupes dont le nôtre, que SUN1 et SUN2, protéines structurales de la membrane nucléaire interne, jouent un rôle dans l'import nucléaire du VIH. Ces travaux ont montré que la modulation des niveaux d’expression de SUN1/2 inhibe l'infection par le VIH, révélant que le virus dépend d'un taux optimal de protéines SUN dans les cellules. La surexpression de SUN dans divers types cellulaires n'a pas d'impact sur la viabilité cellulaire, mais provoque une déformation du noyau et des invaginations de l’EN.Nous observons que la surexpression de SUN1 et SUN2 conduit à une réduction de l'infection par le VIH-1 et le VIH-2 dans les cellules HeLa, ainsi que dans des cellules cibles du VIH, les macrophages primaires dérivés de monocytes et les cellules T CD4+. Nous avons validé aussi que les protéines SUN et la Cyclophiline A (CypA) interagissent fonctionnellement dans l'infection par le VIH.Une spécificité a été observée : SUN1 réprime plus fortement le VIH-1 tandis que SUN2 inhibe préférentiellement le VIH-2. Ces activités spécifiques antivirales sont orientées par les domaines N-terminaux des SUN, qui interagissent avec les lamines. Toutefois, les lamines endogènes ne sont pas nécessaires à l'activité antivirale médiée par SUN.En utilisant les cellules knock down de lamine A/C comme contrôle positif de la déformation nucléaire, aucune corrélation entre la déformation et l'infection n'a été trouvée. L’absence de lamine A/C, contrairement à la surexpression de SUN1/2, ne montre aucun effet antiviral.De plus la surexpression de SUN1 a révélé des propriétés uniques des noyaux : une mobilité réduite de la chromatine et une signature de réparation de l’ADN réduite. L’induction exogène de dommage à l'ADN est bénéfique pour l'infection par le VIH-1 (mais pas le VIH-2). Néanmoins, cette induction dans les cellules qui surexpriment SUN1 n’influence pas l’infection du VIH-1.Ainsi nos résultats suggèrent un rôle de SUN1 dans la modulation de la dynamique nucléaire, en lien étroit avec les voies de réparation de l'ADN, qui conduit à la régulation de l'infection productive du VIH-1.

During infection by Human Immunodeficiency Virus (HIV), the virus crosses the nuclear envelope (NE) to invade the host genome. HIV gets access to the nucleus by passing through the nuclear pore complex (NPC). However, the underlying mechanism is not fully understood. It was recently described that SUN1 and SUN2, structural proteins of the inner nuclear membrane, play a role in the nuclear import of HIV. Modulating the levels of SUN1 or SUN2 inhibits HIV infection, revealing that the virus depends on a sweet-spot of SUN protein levels in cells. Intringuigly, increasing SUN protein levels in various cell types doesn’t impact cell viability but causes deformation of the nucleus and ruffling of the NE.We observed that overexpression of SUN1 and SUN2 led to reduced infection by both HIV-1 and HIV-2 in HeLa cells, primary monocyte-derived macrophages and CD4+ T cells, with the last two being physiologically relevant HIV target cells. We further validated that SUN proteins and Cyclophilin A (CypA) functionally interact in HIV infection.A strain-specific selectivity was observed in the fact that SUN1 shows stronger restriction of HIV-1 while SUN2 preferentially inhibits HIV-2. These preferential antiviral activities were mapped to the N-terminal, lamin-binding domains of SUN proteins. However, endogenous lamins are not required for SUN-mediated antiviral activity.By using lamin A/C knock down cells as a positive control of nuclear deformation, no simplistic correlation between deformation and infection was found: The absence of lamin A/C, unlike SUN1/2 overexpression, showed no anti-viral activity. Instead, we identified properties that were unique to SUN1 overexpressing nuclei: reduced chromatin mobility and a reduced DNA damage signature. We find that induction of exogenous DNA damage is beneficial for HIV-1 infection (but not HIV-2) in cells. This is not the case for SUN1 overexpressing cells where additional damage does not lead to increased infection, suggesting that SUN1 modulates HIV infection downstream of the DNA damage events.Overall our results suggest a role of SUN1 in modulation of nuclear dynamics, with subsequent interplay with the DNA damage pathway, that leads to control of productive HIV-1 infection.