La glycoprotéine d'enveloppe du VIH-1 face aux facteurs de restriction : mécanismes d'action et stratégies d'échappement

The HIV-1 envelope glycoprotein facing restriction factors : mechanisms of action and escape strategies.

• Auteur / Autrice : Thomas Marceau
• Direction : Martine Braibant
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de la Vie et de la Santé
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2020
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant - SSBCV
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Morphogénèse et Antigénicité du VIH, des Virus des Hépatites et émergents

Mots clés

Mots clés libres

Vih

Glycoprotéine d'enveloppe

Echappement

Immunité innée

Evolution et diversité

Hiv

Envelope glycoprotein

Escape

Innate immunity

Evolution and diversity

Résumé

La glycoprotéine d'enveloppe (Env) est la protéine la plus diversifiée du VIH-1. Exposée à la surface du virus sous la forme d'un trimère de gp120/gp41 et jouant un rôle fondamental dans les premières étapes du cycle d'infection, elle est la cible privilégiée des anticorps neutralisants (AcN). Cependant, une fois l'infection établie, ces AcN favorisent l'apparition de variants d'échappement et ne permettent pas de contrôler la réplication virale. Plusieurs études récentes montrent que Env est également une cible importante des protéines de l'immunité innée. Différentes protéines antivirales, dont l'expression est pour la plupart d'entre elles, induite par les interférons de type I, agissent sur Env en limitant sa synthèse, en dérégulant sa glycosylation, son clivage, son incorporation dans les virions ou encore en bloquant le processus de fusion lors de l'entrée du virus dans ses cellules cibles. Si l'activité antivirale de chaque facteur de restriction a été démontrée dans des modèles de culture cellulaire in vitro, l'impact de ces facteurs sur l'évolution de la quasi-espèce virale chez l'individu infecté n'a été que peu exploré . De plus, les mécanismes d'action de ces facteurs de restrictions ne sont pas clairement élucidés, et leur interaction avec Env reste à caractériser. Nous proposons d'aborder ces questions en examinant chez différents sujets infectés par le VIH-1, l'évolution au cours de l'infection de la sensibilité/résistance des Env aux différents facteurs de restriction et l'impact de ces facteurs sur l'évolution de Env. De plus, l'interaction directe entre l'enveloppe et un facteur de restriction (IFITM3) sera analysée par des techniques de microscopie confocale (FRET-FLIM). Ces éléments devraient nous permettre d'identifier des déterminants moléculaires de Env qui modulent sa capacité d'échappement. Ce point pourra également être étudié en particulier chez un patient présentant une troncation du domaine cytoplasmique de Env. Si nous démontrons l'impact de cette troncation sur la résistance du virus aux facteurs de restriction, ce travail serait le premier à démontrer in vivo chez un individu infecté l'impact de la réponse immunitaire innée sur l'évolution de la quasi-espèce virale.

The envelope glycoprotein (Env) is the most diverse protein of HIV-1. Exposed at the surface of the virus as a trimer of gp120/gp41 and playing a fundamental role in the early stages of the infection cycle, it is the main target of neutralizing antibodies (NAbs). However, once infection is established, these NAbs favor the emergence of escape variants and do not control the viral replication. Several recent studies show that Env is also an important target of innate immunity proteins. Several antiviral proteins, whose expression is induced by type I interferons, act on Env, either by limiting its synthesis, deregulating its glycosylation, cleavage and incorporation into virions or by blocking the fusion process when the virus enters its target cells. While the antiviral activity of each restriction factor has been demonstrated in cell culture models in vitro, the impact of these restriction factors on the evolution of the viral quasispecies in the infected individual has been little explored. Moreover, the mechanisms of action of these factors are not clearly elucidated, and their interaction with Env remains to be characterized. We propose to address these issues by examining in different HIV-1 infected patients the evolution over the course of infection of the sensitivity/resistance of Env to the various restriction factors and the impact of these factors on Env evolution. In addition, the direct interaction between the factor IFITM3 and the envelope will be analyzed by confocal microscopy technique (FRET-FLIM). These elements should allow us to identify molecular determinants of Env that are modulating its escape capacity. This point will also be studied in a specific case, on samples coming from an HIV-1 infected patient harboring an Env truncation. If we demonstrate the impact of this mutation on the resistance of HIV to restriction factors, this work would be the first to demonstrate in vivo, on an infected patient sample, the impact of innate immunity on the evolution of the viral quasispecies.