Infection des macrophages par le VIH-1 : rôle d'un transporteur d'acides aminés dans la production virale

HIV-1 infection of macrophages : role of an amino acid transporter in viral production

• Auteur / Autrice : Floriane Herit
• Direction : Florence Niedergang
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Infectiologie
• Date : Soutenance le 05/12/2024
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Cochin (Paris ; 2002-....)
• Jury : Président / Présidente : Etienne Morel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Corinne Sagné, Awatef Allouch
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alessia Zamborlini, Raphaël Gaudin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes de transport d'acides aminés

VIH (virus)

Macrophages

Mots clés libres

Macrophage

VIH-1

Production virale

Transporteurs de solutés

SNAT7/SLC38A7

Glutamine

Facteurs de restriction

Macrophage

HIV-iv-1

Viral production

Solute transporters

SNAT7/SLC38A7

Glutamine

Restriction factors

Résumé

Le VIH-1 (Virus de l'Immunodéficience Humaine de type 1) est un lentivirus qui infecte les cellules immunitaires, et induit le SIDA (syndrome d'immunodéficience acquise). Cet état se caractérise par une perte des lymphocytes T CD4+, un haut niveau d'inflammation, et le développement de maladies opportunistes. Les macrophages sont des cellules sentinelles de l'immunité innée présentes dans l'ensemble de l'organisme. Les macrophages sont des cibles du VIH-1. Ils résistent aux effets cytopathiques du virus, et sont considérés comme des réservoirs viraux, à l'instar des lymphocytes T CD4+ mémoires. Dans les macrophages, les virions s'assemblent et bourgeonnent à la membrane d'un compartiment spécifique nommé le compartiment contenant le virus (VCC). Son pH est acide et il est transitoirement connecté à la membrane plasmique pour permettre le relargage des virus dans le milieu extracellulaire. Cependant, les facteurs cellulaires impliqués dans la production virale par les macrophages humains n'ont pas été totalement identifiés. Dans cette étude, nous avons réalisé une analyse transcriptomique afin d'identifier des gènes cellulaires dont l'expression est modulée par l'infection virale. Nous avons identifié un transporteur d'acides aminés de la famille des transporteurs de solutés (solute carriers), appelé SLC38A7/SNAT7 (small neutral amino-acid transporter 7). SNAT7 est exprimé à la membrane des lysosomes, et permet d'extraire la glutamine du lysosome vers le cytoplasme. L'expression de la protéine SNAT7, qui est plus importante dans les macrophages, en comparaison des monocytes et des lymphocytes T, est augmentée par l'infection virale. Alors que l'absence de SNAT7 n'a aucun effet sur les capacités phagocytaires, ni sur la viabilité des macrophages, le cycle viral est perturbé dès l'étape de rétro-transcription, et cet effet se répercute jusqu'à la production de nouveaux virions. Cela définit SNAT7 comme facteur de dépendance du VIH-1. Dans ce contexte, nous montrons que le facteur de restriction SAMHD1 (SAM domain- and HD domain-containing protein 1) est activé en absence de SNAT7 par la déphosphorylation du motif T592, ce qui pourrait expliquer la diminution des transcrits viraux précoces et tardifs. Néanmoins, la dégradation de SAMHD1 par la protéine Vpx du VIH-2 ne permet pas de restaurer totalement la production virale dans les macrophages déplétés pour SNAT7. Cela indique que d'autres protéines cellulaires sont impliquées dans la restriction virale en absence de SNAT7. Enfin, la supplémentation du milieu extracellulaire avec de la glutamine permet de restaurer partiellement la production virale, ainsi que la phosphorylation de SAMHD1 en T592. Ces résultats indiquent que la glutamine extraite des lysosomes est impliquée dans les étapes précoces du cycle viral, et non uniquement dans l'élaboration de nouvelles protéines virales. Ce travail souligne l'importance des transporteurs d'acides aminés lysosomaux et de l'immunométabolisme dans le contrôle des infections virales.

HIV-1 (human immunodeficiency virus type 1) is a lentivirus that infects immune cells and leads to AIDS (acquired immunodeficiency syndrome). This condition is characterised by a loss of CD4+ T lymphocytes, high levels of inflammation and the development of opportunistic diseases. Macrophages are sentinel cells of innate immunity found throughout the body. Macrophages are targets of HIV-1. They are resistant to the cytopathic effects of the virus and, like memory CD4+ T lymphocytes, are considered viral reservoirs. In macrophages, virions assemble and bud from the membrane of a specific compartment called the virus-containing compartment (VCC). It has an acidic pH and is transiently associated with the plasma membrane to allow release of viruses into the extracellular environment. However, the cellular factors involved in virus production by human macrophages have not been fully identified. In this study, we performed a transcriptomic analysis to identify cellular genes whose expression is modulated by viral infection. We identified an amino acid transporter from the solute carrier family called SLC38A7/SNAT7 (small neutral amino acid transporter 7). SNAT7 is expressed at the lysosomal membrane and extracts glutamine from the lysosome into the cytoplasm. The expression of SNAT7 protein, which is higher in macrophages than in monocytes and T lymphocytes, is increased by viral infection. While the absence of SNAT7 has no effect on the phagocytic capacity or viability of macrophages, the viral cycle is disrupted from the retro-transcriptional stage and this effect is carried through to the production of new virions. This defines SNAT7 as an HIV-1 depedency factor. In this context, we show that the restriction factor SAMHD1 (SAM domain- and HD domain-containing protein 1) is activated in the absence of SNAT7 by dephosphorylation of the T592 motif, which could explain the decrease in early and late viral transcripts. However, degradation of SAMHD1 by the HIV-2 Vpx protein does not fully restore viral production in SNAT7-depleted macrophages. This suggests that other cellular proteins are involved in viral restriction in the absence of SNAT7. Finally, supplementation of the extracellular medium with glutamine partially restored viral production and SAMHD1 phosphorylation in T592. These results suggest that lysosomal glutamine is involved in the early stages of the viral cycle, and not just in the production of new viral proteins. This work highlights the importance of lysosomal amino acid transporters and immunometabolism in the control of viral infections.