Etude structurale à haute résolution spatio-temporelle des effets des modulateurs d'assemblage de capside du virus de l'hépatite B

Structural studies at high spatio-temporal resolution of the effects of hepatitis B virus capsid assembly modulators

• Auteur / Autrice : Kalouna Kra
• Direction : Stéphane Bressanelli, Guillaume Tresset
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie structurale
• Date : Soutenance le 11/12/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie intégrative de la cellule (Gif-Sur-Yvette, Essonne ; 2015-....) - Laboratoire de physique des solides (Orsay, Essonne)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Université Paris-Saclay. Faculté de pharmacie (Orsay, Essonne ; 2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Santé et médicament (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Sylvie Nessler
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cendrine Moskalenko, David Durantel, Pau Bernadó
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cendrine Moskalenko, David Durantel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cryomicroscopie

Antiviraux

Autoassemblage

Virus de l'hépatite B

Hépatite B

Rayons X -- Diffusion

Mots clés libres

HBV Core

Modulateurs d'assemblage (CpAM)

Cinétique

Diffusion des rayons X résolue en temps

Cryomicroscopie electronique

HBV Core

Capsid assembly modulators

Kinetics

Time-Resolved SAXS

Cryogenic electron microscopy

Résumé

Le virus de l'hépatite B (VHB) est l'un des plus sérieux pathogènes humains et les traitements actuellement disponibles permettent uniquement de contrôler l'infection mais pas d'en guérir. Les modulateurs d'assemblage sont des candidats au développement de nouveaux médicaments anti-VHB. C'est une nouvelle classe de molécules qui perturbent l'assemblage en capsides. Ces molécules sont également des inhibiteurs puissants de la réplication du VHB in vitro. Les mécanismes d'action des modulateurs ont été dégagés à partir d'études in tubo sur la protéine de la capside, la protéine Core. Cependant, l'action des modulateurs sur les chemins d'assemblage et les intermédiaires hors équilibre qui conditionnent la formation des capsides demeurent inconnus. Dans cette thèse, une approche innovante combinant physique des objets biologiques et virologie structurale a été mise en œuvre pour étudier à haute résolution spatiale et temporelle, l'influence de différents modulateurs sur l'assemblage de capsides, formées à partir de trois protéines recombinante de Core. Ce travail combine ainsi diffusion des rayons X aux petits angles résolue en temps sur sources synchrotron et cryomicroscopie électronique. Grâce à ces techniques, nous avons pu montrer que les modulateurs accélèrent la cinétique d'assemblage des capsides du virus de l'hépatite B et conduisent à une modification de la structure des objets formées en fonction du type de modulateurs et de sa concentration lors de l'assemblage. Nous avons également analysé les effets d'un nouveau type de modulateur qui conduirait à la formation d'un nombre plus faible de capsides. Enfin, nous montrons que l'ARN prégénomique influence également la vitesse d'assemblage des capsides.

Hepatitis B virus (HBV) is one of the most serious human pathogens, and currently available treatments can only control infection, not cure it. Assembly modulators are candidates for the development of new anti-HBV drugs. They are a new class of molecules that disrupt capsid assembly. These molecules are also powerful inhibitors of HBV replication in vitro. The mechanisms of action of these modulators have been elucidated by in tubo studies on the capsid protein Core. However, the action of modulators on the assembly pathways and non-equilibrium intermediates that condition capsid formation remains unknown. In this thesis, an innovative approach combining physics of biological objects and structural virology was used to study, at high spatial and temporal resolution, the influence of different modulators on the assembly of capsids formed from three recombinant Core proteins. This work combines time-resolved small-angle X-ray scattering on synchrotron sources and cryo-electron microscopy. Thanks to these techniques, we were able to show that modulators accelerate the assembly kinetics of hepatitis B virus capsids and lead to a modification of the structure of the objects formed as a function of the type of modulator and its concentration during assembly. We have also analyzed the effects of a new type of modulator which would lead to the formation of a lower number of capsids. Finally, we show that pregenomic RNA also influences capsid assembly speed.