Effecteurs de la réponse immunitaire innée contre les orthoflavivirus transmis par les tiques

Effectors of the innate immune response against tick-borne orthoflaviviruses

• Auteur / Autrice : Felix Streicher
• Direction : Nolwenn Jouvenet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Infectiologie
• Date : Soutenance le 04/10/2024
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Virologie (Paris ; 2013-....)
• Partenaire(s) de recherche : Structure de recherche : Institut Pasteur. Département de Virologie (2006-….)
• Jury : Président / Présidente : Sandie Munier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sébastien Nisole
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Anna Överby Wernstedt, Cyrille Mathieu

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interférons

Tiques -- Vecteurs de maladies

Réponse immunitaire

Mots clés libres

Orthoflavivirus

Virus transmis par les tiques

Immunité innée

Interféron

Gènes stimulés par l'interféron

CRISPR/Cas9 screen

Orthoflaviviruses

Tick-Borne viruses

Innate immunity

Interferon

ISGs

CRISPR/Cas9 screen

Résumé

Les orthoflavivirus transmis par les tiques (OVTs) constituent un problème de santé publique croissant à l'échelle mondiale. Certains représentants de cette famille virale provoquent des maladies neurologiques mortelles chez l'homme, avec un nombre croissant de cas au cours des dernières décennies. La réponse immunitaire innée, en particulier les voies de signalisation activées par les interférons (IFN), est une composante essentielle du système de défense humain pour contrer toutes les infections virales. Bien qu'ils activent la même cascade de signalisation après s'être liés à leurs récepteurs respectifs, les IFN appartenant aux familles de type I et III stimulent l'expression d'un panel de gènes légèrement diffèrent. Parmi ces gènes activés par les IFN-I et -III, ceux qui contrôlent l'infection par les OVTs sont mal caractérisés. J'ai d'abord établi que des lignées cellulaires humaines dérivées de différents tissus étaient protégées différemment contre le virus de la méningoencéphalite à tiques (VMET) selon la famille d'IFN impliquée. J'ai également établi un modèle murin d'infection en utilisant des souris qui n'expriment pas les récepteurs d'IFN-I ou -III. Ces modèles ont souligné l'importance des deux groupes d'IFN pour une protection efficace contre les OVTs in vivo. Afin d'identifier quels effecteurs de la réponse IFN contrôlent l'infection par les OVTs, j'ai criblé une banque d'ARN guides ciblant environ 2 000 gènes stimulés par l'IFN dans des cellules infectées par le TBEV. Cette approche de criblage par perte de fonction basée sur la technique CRISPR/Cas9 a permis d'identifier une vingtaine de protéines dont j'ai ensuite étudié le potentiel antiviral. J'ai découvert que la protéine IFI6 était un acteur central de la réponse IFN-I et IFN-III aux OVTs. À l'aide d'un panel de méthodes virologiques, et biochimiques, ainsi que de stratégies de perte et gain de fonction, j'ai validé la fonction antivirale d'IFI6 contre plusieurs OVTs dans des cellules dérivées de différents tissus humains. J'ai montré que cette protéine était active contre un large panel d'orthoflavivirus. J'ai également obtenu quelques résultats qui permettent de d'établir des hypothèses sur les mécanismes moléculaires de la fonction antivirale d'IFI6. Ce travail a donc ouvert de nouvelles perspectives pour cibler les points faibles du cycle de réplication des OVTs, ce qui pourrait ouvrir la voie au développement de nouvelles thérapies antivirales.

Tick-borne orthoflaviviruses (TBOVs) are a growing global health concern. Several representatives of this viral family cause fatal neurological disease in humans with increasing case numbers throughout the last decades. The innate immune response, especially in the form of interferon (IFN)-dependent signaling pathways, is an essential part of the human defense system to counteract infection with viruses, including TBOVs. Even though they activate the same signaling cascade after binding to their respective receptor complexes, IFNs belonging to the type I and III families partly differ in the cluster of genes they stimulate. However, which genes the two IFN families activate and how these are modulating infection by TBOVs remains poorly characterized. I monitored protection against tick-borne encephalitis virus (TBEV) in human cell lines derived from different tissues to establish how different cell types depend on different IFNs for protection against TBOVs. I also established a murine model using mice that are knockouts for either IFN type I or III receptors, highlighting the importance of both IFN families for controlling TBOV replication in vivo. To assess the contribution of single IFN-induced effectors for restricting TBOV infection, I screened a gRNA library targeting around 2.000 different IFN-stimulated genes for their protective properties against TBEV infection of human cells. This CRISPR-based loss-of-function screening approach identified around 20 proteins whose antiviral potential I then studied. This strategy identified IFI6 as a central player for IFN type I- and III-driven responses against TBOVs. Using a variety of virological and biological methods coupled to loss- and gain-of-function strategies, I confirmed IFI6 antiviral function against several TBOVs in cell lines derived from different human tissues. I also showed that it was active against a large panel of orthoflaviviruses. Furthermore, I gained some insights into the molecular mechanism underlying its potent antiviral activity in the context of tick-borne viruses. My work thus opened new perspectives for targeting weakness points in the life cycle of TBOVs, which could pave the way for the development of new antiviral therapeutics.