Étude de la structure de la région 5’ terminale de l’ARN génomique du virus de l’immunodéficience humaine de type 1 et des réarrangements induits par Gag et ses produits de maturation

Structural study of the 5’ region of human immunodeficiency virus type 1 genomic RNA and the rearrangements induces by Gag and its maturation products

• Auteur / Autrice : Orian Gilmer
• Direction : Valérie Vivet-Boudou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 30/11/2022
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Architecture et réactivité de l'ARN (Strasbourg ; 1992-....)
• Jury : Président / Présidente : Sylvie Friant
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hugues de Rocquigny, Bruno Sargueil

Mots clés

Mots clés contrôlés

ARN viral

Aspect moléculaire

Infections à VIH

Protéines virales

Interactions ARN-protéine

Mots clés libres

VIH-1

ARNg

Pr55Gag

Cartographie chimique

Structure ARN

Interaction ARN-protéine

HIV-1

GRNA

Pr55Gag

Chemical probing

RNA structure

RNA-protein interaction

Résumé

La région 5’ terminale de l’ARN génomique (ARNg) du virus l’immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1) régule de nombreuses étapes du cycle viral via les structures complexes qu’elle adopte. Lors des étapes tardives, un dimère d’ARNg est spécifiquement sélectionné par des protéines Pr55Gag pour être encapsidé dans les particules virales. Ces particules subissent une maturation protéolytique et génomique qui permet l’acquisition de l’infectivité virale. Cependant, les structures tridimensionnelles adoptées par l’ARNg et le déroulement de la maturation au niveau génomique restent majoritairement inexplorées à ce jour. Lors de ma thèse, j’ai étudié l’impact de différentes protéines, impliquées dans l’étape de maturation et contenant le domaine de nucléocapside, sur la structure de la région 5’ de l’ARNg. Cette étude a été réalisée par une approche de cartographie chimique hSHAPE, in vitro et elle m’a permis d’identifier des réarrangements structuraux induits par la fixation des protéines. J’ai également développé une approche de cartographie chimique multidimensionnelle, le MOHCA-seq, afin de mettre en évidence les repliements à longue distance structurant l’ARNg du VIH-1. Cette approche a requis de nombreuses optimisations qui m’ont finalement permis de l’appliquer à l’étude de la région 5’ terminale de l’ARNg du VIH-1.

The 5’ terminal region of the human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) genomic RNA (gRNA) regulates many steps of the viral cycle via the complex structures it adopts. During the late stages, a gRNA dimer is specifically selected by Pr55Gag proteins to be packaged into nascent viral particles. These particles undergo proteolytic and genomic maturation that allows the acquisition of viral infectivity. However, the 3D structures adopted by the gRNA and the maturation process at the genomic level remain largely unexplored to date. During my thesis, I was interested in characterizing the impact of various nucleocapsid containing proteins involved in the maturation step, on the structure of the 5’ region of the gRNA. This study was carried out by a chemical mapping approach of hSHAPE, in vitro, and it allowed me to identify several structural rearrangements induced by protein binding. I also developed a multidimensional chemical mapping approach MOHCA-seq, in order to identify long distance interactions structuring HIV-1 gRNA. This approach required many optimizations that finally allowed me to apply it to the study of the 5’ terminal region of HIV-1 gRNA.