Le virus de l'Influenza A est l'agent étiologique des épidémies de grippe saisonnière. Ce virus a développé des stratégies complexes pour exprimer ses protéines dans les cellules hôtes dès 4 heures après infection. Au départ de cette étude, je me suis intéressé aux événements intervenant dans l'initiation de la traduction des ARN messagers viraux. L'infection par le virus de l'Influenza A perturbe profondément la physiologie cellulaire, et notamment les processus d'expression des gènes au niveau des étapes de transcription, maturation et export des ARN messagers. De ce fait, j'ai donc commencé par développer les outils permettant de m'affranchir de ces événements nucléaires pour pouvoir me focaliser sur les mécanismes viraux spécifiques de l'initiation de la traduction. Ainsi, j'ai conçu et élaboré un nouveau système de traduction in vitro qui dérive du lysat de réticulocytes de lapin dans lequel sont ajoutés des ribosomes isolés de cellules en culture. Ce lysat, dit hybride, présente l'avantage d'être très efficace pour la production de protéines tout en conservant les caractéristiques traductionnelles des cellules dont les ribosomes dérivent. Le second volet de mes travaux porte sur le rôle de la protéine virale NS1 au niveau de la traduction cellulaire et virale. En combinant des infections virales avec des expériences in vitro et ex-vivo, par transfection d'ARN, je montre que NS1 est capable de stimuler la synthèse protéique des ARNm cellulaires et viraux. Par de la mutagénèse dirigée sur cette protéine de 230 acides aminés, j'observe que la région amino-terminale de la protéine (aa 1-81) est responsable de cet effet activateur. Des mutations ponctuelles au sein de ce domaine révèlent l'importance de deux résidus aminés (R38 et K41) dans la stimulation. En résumé, ces travaux ont permis de mettre au point un nouveau système d'expression in vitro et de mieux comprendre comment est contrôlée la synthèse des protéines virales du virus Influenza A / Influenza A belongs to the orthomyxoviridae family and is the causal agent for the seasonal and epidemic Influenza infections. This virus has developed complex strategies to utilize the host cell protein apparatus for viral protein expression. In this study, I have focused on the events involved during the initiation of translation of viral mRNAs. Influenza A infection profoundly disrupts host cell gene expression mainly at the level of transcription, maturation and mRNA export. As such, it is quite difficult to investigate directly translational control of Influenza. Therefore, I have started my project by elaborating experimental tools that can be used for this purpose. This was done by designing and developing a new in vitro translation system derived from the rabbit reticulocyte lysate which is supplemented with exogeneous ribosomes that have been isolated from different cell types. This lysate, called hybrid system, offers the advantage to be very effective in the production of proteins while maintaining the translational characteristics of the cells from which the ribosomes originate. The second part of my work focusses on the role of the viral NS1 protein on cellular and viral translation. By using an experimental approach based on viral infections together with in vitro and ex vivo translational assays, I could show that NS1 is able to stimulate both viral and cellular protein synthesis. Then, the introduction of deletion mutants of this 230 amino acids protein revealed that its amino-terminal domain (aa 1-81) was responsible for this stimulatory effect (aa 1-81). Finally, the introduction of point mutations in this region showed the importance of two conserved positively charged residues (R38 and K41) for stimulation. In summary, these studies have yielded a new in vitro translation expression system and have shed light on how viral proteins synthesis is regulated by Influenza A virus

Les glycoprotéines virales sont impliquées dans les deux principales étapes d’entrée des virus enveloppés dans leurs cellules hôtes : l’attachement des virus aux récepteurs cellulaires et la fusion des membranes virale et cellulaire. Je me suis d’abord attachée à l’étude structurale de la principale glycoprotéine, E2, de deux hépacivirus : la forme B du virus GB (GBV-B) et le virus de l’hépatite C (HCV). Mes tentatives de cristallisation de l’ectodomaine de la protéine E2 du GBV-B sont restées vaines, mais l’analyse des propriétés de ses fragments a suggéré un rôle de son extrémité C-terminale dans la liaison à son récepteur. En parallèle, j’ai co-cristallisé un peptide synthétique correspondant à la principale boucle de liaison de E2 à son récepteur, avec un fragment d’anticorps dirigé contre cette boucle. Etonnament, le peptide forme une hélice , en nette contradiction avec la conformation étendue adoptée dans un fragment du cœur de E2. Associé à des données biochimiques, cela suggère une flexibilité inattendue de cette région de l’ectodomaine d’E2. Dans un second temps, je me suis intéressée à la glycoprotéine F des baculovirus. J’ai résolu la structure du trimère d’un fragment tryptique de F dans sa conformation post-fusion. Cette structure a validé une prédiction selon laquelle la protéine F était une protéine de fusion de classe I homologue à celle des paramyxovirus. La protéine F des baculovirus est ainsi le premier exemple d’une protéine de fusion de classe I encodée par un virus à ADN. Mes résultats confortent donc l’hypothèse que toutes les protéines F ont un ancêtre commun et suggèrent un lien évolutif intéressant entre les virus à ADN, à ARN et leurs hôtes. / Viral glycoproteins are responsible for the two major steps in entry into host cells by enveloped viruses: 1) attachment to cellular receptor/s and 2) fusion of the viral and cellular membranes. My thesis concentrated first on the structural analysis of the major envelope glycoprotein E2 of two hepaciviruses: GB virus B (GBV-B) and hepatitis C virus (HCV). Crystallization of the GBV-B E2 ectodomain remained unsuccessful, but the characterization of truncated versions of E2 suggested an important role of its C-terminal moiety in receptor binding. In parallel, I co-crystallized a synthetic peptide mimicking HCV E2 with an antibody fragment directed against the major receptor-binding loop of E2 that is targeted by broadly neutralizing antibodies. The structure unexpectedly revealed an α-helical peptide conformation, which is in stark contrast to the extended conformation of this region observed in the structure of an E2 core fragment. Together with further biochemical evidence this suggests an unanticipated structural flexibility within this region in the context of the soluble E2 ectodomain. Secondly, I focused on the structural analysis of the baculovirus glycoprotein F. I determined the crystal structure of the post-fusion trimer of a trypsin-truncated F fragment. This structure confirmed previous predictions that baculovirus F protein adopts a class I fusion protein fold and is homologous to the paramyxovirus F protein. Baculovirus F is therefore the first class I fusion protein encoded by a DNA virus. My results support the hypothesis that F proteins may have a common ancestor and imply interesting evolutionary links between DNA and RNA viruses and their hosts.

L'intégrase (IN) est une protéine clé du cycle de réplication des rétrovirus et constitue une cible thérapeutique importante. Nous avons découvert par cristallographie aux rayons X, une nouvelle possibilité d'assemblage dimérique du domaine central catalytique de l'intégrase du Rous associated virus type I (RAV-1 IN). Dans le cadre de mon travail de thèse, un protocole de surproduction et de purification d'un mutant du domaine catalytique isolé (H103C) a été optimisé, afin de démontrer l'existence de cet assemblage en solution grâce à un pont disulfure inter-moléculaire. Différentes méthodes ont été mises au point, afin de tester la ca pacité de petites molécules d'intérêt à se lier et à stabiliser ce "nouvel" assemblage. Un protocole de surproduction et de purification de l'IN entière du RAV-1 a également été développé et mis au point. Des études structurales ont été réalisées. Un mutant H103C de la protéine entière a été produit, afin de vérifier la formation de la "nouvelle" interface sur la protéine entière. Le microorganisme Geobacillus stearothermophilus produit deux ɑ-galactosidases, AgaA et AgaB, qui appartiennent à la famille GH36 des glycosides hydrolases. Ces deux isoenzymes partagent 97 % d'identité de séquence, mais ont des activités catalytiques différentes. Les structures cristallines d'AgaA et AgaB ont été résolues ainsi que la structures du mutant AgaA et AgaB ont été résolues ainsi que la structure du mutant AgaA A355E, qui présente des caractéristiques enzymatiques similaires de AgaB. L'analyse de ces trois structures montre que la substitution A355E entraîne un déplacement significatif du tryptophane du sous-site catalytiques -1. Ce mouvement peut expliquer les spécificités catalytiques des deux isoenzymes. / Integrase (IN) is a key protein in the retrovirus life cycle and constitutes an important therapeutic target for the development of antiretroviral compounds. This enzyme is involved in the early phase of theretroviral replication cycle and catalyses the retrotranscribed viral DNA integration into the host cell genome.The teams of BioCrystallography and Retrovirology of Lyon Gerland demonstrated by X ray crystallography, the existence of a new dimeric assembly of the central catalytic domain (CCD) of Rous Associated Virus type 1integrase or RAV 1 IN. As part of my thesis work, a protocol of overproduction and purification of the H103Cisolated catalytic domain mutant was developed to demonstrate the existence of this dimeric assembly insolution stabilized by an inter molecular disulfide bond. Biochemical and biophysical methods were developed to test the ability of small molecules of interest to bind and stabilize this "new" assembly. A protocol ofoverproduction and purification of full length RAV1 integrase was developed. Crystallization trials and SAXSstudies were undertaken. The H103C mutant of the entire protein was produced to verify the formation of the"new" interface on the full length protein.The microorganism Geobacillus stearothermophilus produces two thermostable ɑ-galactosidases named AgaA and AgaB, which belong to theGH36 glycoside hydrolase family. These two isoenzymes share97% sequence identity, but have different catalytic properties. A collaborative study was initiated with theInstitute of Industrial Genetics, University of Stuttgart (Germany),to better understand the catalytic specificity of these two isoenzymes. The crystal structures of AgaA and AgaB were solved in two different crystal systems.The crystal structure of the mutant AgaA A355E, which has catalytic properties similar of those of AgaB, wasalso determined. These three structures show that the A355E substitution results in a signifiant displacement of the W336 tryptophan residue from the catalytic subsite -1. This could explain the catalytic specificities of the two isoenzymes

The conserved secondary structural RNA motifs of EncephaloMyoCarditis Virus (EMCV) have been well characterised biochemically and shown to play an important role in translation initiation by a novel cap-independent mechanism called Internal Ribosomal Entry Site (IRES). However, the three dimensional structure and interactions of these conserved motifs are not known, and hence the mechanism is not fully understood. The NMR results described in this thesis have provided, for the first time, new structural knowledge on the conformation of these motifs, their affinity for Mg2+ and their intermolecular interactions. RNA motifs selected from two separate domains (I and J) of the IRES structure were investigated using a range of 2D and 3D NMR techniques. The apical ‘hammerhead’ region of the I domain contains a highly conserved 16mer RNA which hosts a stable and mutationally sensitive G547CGA550 tetraloop. Sequence specific assignments were carried out on this motif, along with its Mg2+ complex, and a large number of NMR experimental constraints were generated for the RNA structure determination. Similarly, high resolution NMR structures of a distal 17mer RNA, which has been predicted to be a potential receptor for the GCGA tetraloop, and its Mg2+ complex were also produced. Thus, we were able to demonstrate that Mg2+ stabilises the RNA tertiary structure via non-specific interactions. Since the largest changes were induced at the tetraloop motif, we propose that Mg2+ stabilises the 16mer into an optimum conformation which is essential for IRES function. The determination of the structures of the above motifs led us to investigate the 16mer-17mer binary (1:1) complex at 1 GHz, in the presence of Mg2+. Significant changes were observed in the 1H and 31P chemical shift, NOE intensity and line width, clearly demonstrating RNA-RNA interactions taking place between the two components. The most interesting result to emerge was the distinct absence of NOEs from G547{NH} of the stable tetraloop, thus highlighting an important structural role for this functionally critical residue. Since no previous work has shown a clear interaction between the two RNAs, the results obtained in this project provide the first direct experimental evidence for intramolecular interactions in the I domain of EMCV IRES.Finally, we show how isotopically labelled RNAs can be successfully used as an aid in NMR assignment, analysis and structure determination. The J domain of EMCV IRES binds to eIF4GII protein and is essential for translation initiation. A suite of 3D NMR techniques were carried out on a highly enriched and uniformly 13C, 15N-labelled 39mer RNA. Several key features of the RNA, which may be involved in protein recognition, were identified. Further, a selectively 19F-labelled 16mer RNA from the I domain, was also studied to show how fluorine NMR can be used to probe RNA structure, dynamics and interactions. The RNA motifs of the EMCV IRES were shown to exhibit high stabilities, which are brought about by the complex folding of the various secondary structural elements involving RNA- Mg2+, RNA-RNA and RNA-protein tertiary interactions. It is these vital interactions that enable the IRES to recruit the ribosome in the translation initiation step of protein synthesis, and have laid a strong foundation for further NMR investigation of the whole IRES.

Les arbovirus (virus transmis par des arthropodes) sont à l'origine de maladies humaines telles que la dengue, le chikungunya ou encore le Zika. Le moustique Aedes aegypti, est le vecteur majeur de ces trois arbovirus. La faible efficacité des méthodes de contrôle des populations de moustiques, principalement réalisées au moyen d'insecticides chimiques ouvre un champ de développement de nouvelles approches en lutte antivectorielle. Le moustique, hôte vecteur, contrôle la réplication virale en limitant les réponses immunitaires antivirales. La machinerie RNA interférence (RNAi) est la voie jouant un rôle majeur dans l'immunité antivirale chez le moustique. Alors que le rôle des deux voies, siRNA (" small interfering RNA ") et piRNA (" piwi-interfering RNA "), est de mieux en mieux compris dans les réactions antivirales du vecteur, peu de connaissances sont disponibles à ce jour en ce qui concernent les interactions entre la voie miRNA (" micro RNA ") et les arbovirus. Ainsi, nous proposons une analyse détaillée des mécanismes par lesquels les miARN tentent de réguler la réplication virale chez le moustique. Dans la première partie de la thèse, nous avons effectué une analyse génomique pour identifier les miRNAs pouvant interagir chez Ae. aegypti avec divers lignées/génotypes des virus chikungunya (CHIKV), de dengue (DENV) et de Zika. Avec l'aide d'outils de prédiction faisant appel à divers algorithmes, plusieurs sites de liaison de miARN avec différents lignées/génotypes de chaque arbovirus ont été identifiés. Nous avons ensuite sélectionné les miARN pouvant cibler plus d'un arbovirus et nécessitant un faible seuil d'énergie lors de la formation des complexes entre l'ARNm. / Mosquito-borne arboviruses cause some of the world’s most devastating diseases and are responsible for recent dengue, chikungunya and Zika pandemics. The yellow-fever mosquito. Aedes aegypti, plays an important role in the transmission of all three viruses. The ineffectiveness of chemical control methods targeting Ae. aegypti makes urgent the need for novel vector-based approaches for controlling these diseases. Mosquitoes control arbovirus replication by triggering immune responses. RNAi machinery is the most significant pathway playing a role on antiviral immunity. Although the role of exogenous siRNA and piRNA pathways in mosquito antiviral immunity is increasingly better understood, there is still little knowledge regarding interactions between the mosquito cellular miRNA pathway and arboviruses. Thus further analysis of mechanisms by which miRNAs may regulate arbovirus replication in mosquitoes is pivotal. In the first part of the thesis, we carried out genomic analysis to identify Ae. aegypti miRNAs that potentially interact with various lineages and genotypes of chikungunya (CHIKV), dengue (DENV) and Zika viruses. By using prediction tools with distinct algorithms, several miRNA binding sites were commonly found within different genotypes/and or lineages of each arbovirus. We further analyzed the miRNAs that could target more than one arbovirus and required a low energy threshold to form miRNA-vRNA (viral RNA) complexes and predicted potential RNA structures using RNAhybrid software. Thus, we predicted miRNA candidates that might participate in regulating arboviral replication in Ae. aegypti. In the second part of the thesis, we developed a miRNA-based approach that results in a dual resistance phenotype in mosquitoes to dengue serotype 3 (DENV-3) and chikungunya (CHIKV) viruses for stopping arboviruses spreading within urban cycles. The target viruses are from two distinct arboviral families and the antiviral mechanism is designed to function through the endogenous miRNA pathway in infected mosquitoes. Ten artificial antiviral 4 miRNAs capable of targeting ~97% of all published strains were designed based on derived consensus sequences of CHIKV and DENV-3. The antiviral miRNA constructs were placed under control of either an Aedes PolyUbiquitin (PUb) or Carboxypeptidase A (AeCPA) gene promoter triggering respectively expression ubiquitously in the transgenic mosquitoes or more locally in the midgut epithelial cells following a blood meal. Challenge experiments using viruses added in blood meals showed subsequent reductions in viral transmission efficiency in the saliva of transgenic mosquitoes as a result of lowered infection rate and dissemination efficiency. Several components of mosquito fitness, including larval development time, larval/pupal mortality, adult lifespan, sex ratio, and male mating competitiveness, were examined: transgenic mosquitoes with the PUb promoter showed minor fitness costs at all developing stages whereas those based on AeCPA exhibited a high fitness cost. Further development of these strains with gene editing tools could make them candidates for releases in population replacement strategies for sustainable control of multiple arbovirus diseases.

The influenza A virus non-structural (NS1) protein is multifunctional, and during virus-infection NS1 interacts with several factors in order to manipulate host-cell processes. This study reports that NS1 binds directly to p85β, a regulatory subunit of phosphoinositide 3-kinase (PI3K), but not to the related p85α. Expression of NS1 was sufficient to activate PI3K and cause the phosphorylation of a downstream mediator of PI3K signalling, Akt. However, in virus-infected MDCK cells, the kinetics of Akt phosphorylation did not correlate with NS1 expression, and suggested that negative regulation of this signalling pathway occurs subsequent to ~8h post-infection. Mapping studies showed that the NS1:p85β interaction is primarily mediated by the NS1 C-terminal domain and the p85β inter-SH2 (Src homology 2) domain. Additionally, the highly conserved tyrosine at residue 89 (Y89) of NS1 was found to be important for binding and activating PI3K in a phosphorylation-independent manner. The inter-SH2 domain of p85β is a coiled-coil structure that acts as a scaffold for the p110 catalytic subunit of PI3K. As NS1 does not displace p110 from the inter-SH2 domain, a model is proposed whereby NS1 forms an active heterotrimeric complex with PI3K, and disrupts the ability of p85β to control p110 function. Biological studies revealed that a mutant influenza A virus (Udorn/72) expressing NS1 with phenylalanine substituted for tyrosine-89 (Y89F) exhibited a small-plaque phenotype, and grew more slowly in MDCK cells than wild-type virus. Unexpectedly, another mutant influenza A virus strain (WSN/33) expressing NS1-Y89F was not attenuated in MDCK cells, yet appeared to be less pathogenic than wild-type in vivo. Overall, these data indicate a role for NS1-mediated PI3K activation in efficient influenza A virus replication. The potential application of this work to the design of novel anti-influenza drugs and vaccine production is discussed.

Le virus T lymphotrope humain de type 1 (HTLV-1, Human T-cell Leukemia Virus type 1) est le premier rétrovirus oncogène humain à avoir été découvert. Sa protéine régulatrice Tax est la principale responsable du processus d’immortalisation et de transformation des lymphocytes T, cibles préférentielles d’HTLV-1 in vivo, qui est associé au développement de leucémies à cellules T de l’adulte. Ce mécanisme oncogénique est dû à la capacité de Tax à interagir avec de nombreux acteurs cellulaires, détournant ainsi différentes voies qui contrôlent notamment la prolifération et la survie des cellules. L’un des événements majeurs de ce mécanisme est l’activation constitutive de la voie NF-κB induite par Tax. Notre laboratoire ainsi que d’autres équipes ont montré que l’ubiquitinylation de Tax, notamment avec des chaînes liées en K63, est nécessaire pour que Tax recrute et active le complexe IKK (IκB Kinase), en se liant à sa sous-unité régulatrice NEMO dans le cytoplasme. Par ailleurs, il a également été décrit que Tax est SUMOylée ce qui lui permet de recruter les dimères NF-κB dans des corps nucléaires pour activer la transcription de leurs gènes cibles. Toutefois, de nombreuses interrogations persistent autour de l’implication et du mode d’action de chacune de ces modifications post-traductionnelles de Tax dans l’activation de la voie NF-κB. L’importance de la SUMOylation de Tax a en effet été remise en cause par notre laboratoire, suscitant une controverse qui nous décida à réexaminer complètement son rôle dans l’activation de la voie NF-κB. Pour cela, nous avons élaboré une nouvelle stratégie basée sur l’inhibition de la machinerie de SUMOylation endogène, grâce au blocage de l’unique enzyme E2 identifiée dans ce processus, l’enzyme Ubc9. Nous avons prouvé qu’une protéine Tax non SUMOylée, mais toujours ubiquitinylée, active la transcription à partir de promoteurs dépendants de NF-κB, qu’ils soient transfectés, intégrés stablement dans la chromatine cellulaire ou endogènes, démontrant ainsi que la SUMOylation de Tax n’est pas nécessaire à l’activation de la voie NF-κB, contrairement à son ubiquitinylation. Un autre point de questionnement concerne l’association de Tax au complexe NEMO/IKKα/IKKβ, pour laquelle l’ubiquitinylation de Tax est essentielle. Nous avons étudié l’implication de l’enzyme TRAF5 dans ces mécanismes, qui semblait être une potentielle E3 ligase de Tax, celle-ci restant encore inconnue. Grâce au blocage de TRAF5, nous avons montré que cette protéine interagit avec Tax et qu’elle est nécessaire à son ubiquitinylation, notamment avec des chaînes K63, sans toutefois que son activité ligase n’entre en jeu, excluant donc son rôle en tant qu’E3 ligase de Tax. Nous avons également découvert que TRAF5 induit la formation du complexe Tax/IKKα/IKKβ, mais n’est pas impliquée dans l’association Tax/NEMO, dessinant alors un nouveau modèle pour le recrutement et l’activation du complexe IKK par Tax. Ce travail permet donc d’apporter un nouvel éclairage sur l’impact de la SUMOylation et de l’ubiquitinylation de Tax dans l’activation de la voie NF-κB et de décrypter les étapes de cet événement crucial dans le mécanisme oncogénique déclenché par la protéine Tax du virus HTLV-1. / The Human T-cell Leukemia Virus type I is the first human oncoretrovirus discovered. The regulatory Tax protein is the main responsible of the immortalization process of primary CD4+ T lymphocytes, the preferential target cells of HTLV-1 in vivo, which is associated with adult T-cell leukemia/lymphoma (ATLL), a highly aggressive malignant proliferation of CD4+ T lymphocytes. The oncogenic property of Tax is mainly due to its capacity to interact with many different cellular proteins belong to several pathways which control cell proliferation and survival. Constitutive activation of the NF-κB pathway induced by Tax plays a crucial role in this oncogenic mechanism. Our laboratory, and others, demonstrated that Tax ubiquitination, notably with K63-linked ubiquitin (Ub) chains, is required for the activation of the cytoplasmic IκB kinase (IKK) complex by directly interacting with the regulatory subunit NEMO. Moreover, in previous studies, we and others describe that Tax is also conjugated to either SUMO-1 or SUMO-2/3 molecules which facilitates its interaction with the NF-κB dimers in particular structures named Tax nuclear bodies, inducing promoter activation of target genes in the nucleus. However, many questions remain concerning the exact role of each Tax post-translational modification in the NF-κB pathway activation process. In the laboratory, we recently reconsidered the importance of Tax SUMOylation, provoking a controversy in our field. So, we decided to reexamine the role of this modification on NF-κB activation. To do this, we designed a novel strategy based on the inhibition of the endogenous SUMOylation machinery by blocking or silencing Ubc9, the unique E2-conjugating enzyme involves in this process. We found that an ubiquitinated but not SUMOylated Tax protein is still able to activate a transfected, an integrated or an endogenous NF-κB promoters, demonstrating that Tax SUMOylation is not required for Tax induced NF-κB pathway activation contrary to its ubiquitination. Another interrogation concerning the formation of the Tax/NEMO/IKKα/IKKβ complex, in which Tax ubiquitination is critical. We studied the role of TRAF5 in these mechanisms because this enzyme could be a potential Ub E3-ligase of Tax, which remains unknown. Thanks to the blockage of TRAF5, we showed that this protein interacts with Tax and that TRAF5 is necessary for Tax ubiquitination, notably with K63-linked Ub chains. However, TRAF5 is not the direct E3-ligase of Tax since we demonstrated that its ligase activity is not involved in Tax conjugation to ubiquitin. We also discovered that TRAF5 induces the formation of the Tax/ IKKα/IKKβ complex but not the association between Tax and NEMO, showing a new model for the recruitment and the activation of the IKK complex by Tax. In conclusion, our results led us to propose a new light on the impact of Tax SUMOylation and ubiquitination in the NF-κB pathway activation and to figure out the different steps of this process, which is crucial for the oncogenic mechanism induced by the HTLV-1 Tax protein.

Le virus T lymphotrope humain de type 1 (HTLV-1, Human T-cell Leukemia Virus type 1) est le premier rétrovirus oncogène humain à avoir été découvert. Sa protéine régulatrice Tax est la principale responsable du processus d’immortalisation et de transformation des lymphocytes T, cibles préférentielles d’HTLV-1 in vivo, qui est associé au développement de leucémies à cellules T de l’adulte. Ce mécanisme oncogénique est dû à la capacité de Tax à interagir avec de nombreux acteurs cellulaires, détournant ainsi différentes voies qui contrôlent notamment la prolifération et la survie des cellules. L’un des événements majeurs de ce mécanisme est l’activation constitutive de la voie NF-κB induite par Tax. Notre laboratoire ainsi que d’autres équipes ont montré que l’ubiquitinylation de Tax, notamment avec des chaînes liées en K63, est nécessaire pour que Tax recrute et active le complexe IKK (IκB Kinase), en se liant à sa sous-unité régulatrice NEMO dans le cytoplasme. Par ailleurs, il a également été décrit que Tax est SUMOylée ce qui lui permet de recruter les dimères NF-κB dans des corps nucléaires pour activer la transcription de leurs gènes cibles. Toutefois, de nombreuses interrogations persistent autour de l’implication et du mode d’action de chacune de ces modifications post-traductionnelles de Tax dans l’activation de la voie NF-κB. L’importance de la SUMOylation de Tax a en effet été remise en cause par notre laboratoire, suscitant une controverse qui nous décida à réexaminer complètement son rôle dans l’activation de la voie NF-κB. Pour cela, nous avons élaboré une nouvelle stratégie basée sur l’inhibition de la machinerie de SUMOylation endogène, grâce au blocage de l’unique enzyme E2 identifiée dans ce processus, l’enzyme Ubc9. Nous avons prouvé qu’une protéine Tax non SUMOylée, mais toujours ubiquitinylée, active la transcription à partir de promoteurs dépendants de NF-κB, qu’ils soient transfectés, intégrés stablement dans la chromatine cellulaire ou endogènes, démontrant ainsi que la SUMOylation de Tax n’est pas nécessaire à l’activation de la voie NF-κB, contrairement à son ubiquitinylation. Un autre point de questionnement concerne l’association de Tax au complexe NEMO/IKKα/IKKβ, pour laquelle l’ubiquitinylation de Tax est essentielle. Nous avons étudié l’implication de l’enzyme TRAF5 dans ces mécanismes, qui semblait être une potentielle E3 ligase de Tax, celle-ci restant encore inconnue. Grâce au blocage de TRAF5, nous avons montré que cette protéine interagit avec Tax et qu’elle est nécessaire à son ubiquitinylation, notamment avec des chaînes K63, sans toutefois que son activité ligase n’entre en jeu, excluant donc son rôle en tant qu’E3 ligase de Tax. Nous avons également découvert que TRAF5 induit la formation du complexe Tax/IKKα/IKKβ, mais n’est pas impliquée dans l’association Tax/NEMO, dessinant alors un nouveau modèle pour le recrutement et l’activation du complexe IKK par Tax. Ce travail permet donc d’apporter un nouvel éclairage sur l’impact de la SUMOylation et de l’ubiquitinylation de Tax dans l’activation de la voie NF-κB et de décrypter les étapes de cet événement crucial dans le mécanisme oncogénique déclenché par la protéine Tax du virus HTLV-1. / The Human T-cell Leukemia Virus type I is the first human oncoretrovirus discovered. The regulatory Tax protein is the main responsible of the immortalization process of primary CD4+ T lymphocytes, the preferential target cells of HTLV-1 in vivo, which is associated with adult T-cell leukemia/lymphoma (ATLL), a highly aggressive malignant proliferation of CD4+ T lymphocytes. The oncogenic property of Tax is mainly due to its capacity to interact with many different cellular proteins belong to several pathways which control cell proliferation and survival. Constitutive activation of the NF-κB pathway induced by Tax plays a crucial role in this oncogenic mechanism. Our laboratory, and others, demonstrated that Tax ubiquitination, notably with K63-linked ubiquitin (Ub) chains, is required for the activation of the cytoplasmic IκB kinase (IKK) complex by directly interacting with the regulatory subunit NEMO. Moreover, in previous studies, we and others describe that Tax is also conjugated to either SUMO-1 or SUMO-2/3 molecules which facilitates its interaction with the NF-κB dimers in particular structures named Tax nuclear bodies, inducing promoter activation of target genes in the nucleus. However, many questions remain concerning the exact role of each Tax post-translational modification in the NF-κB pathway activation process. In the laboratory, we recently reconsidered the importance of Tax SUMOylation, provoking a controversy in our field. So, we decided to reexamine the role of this modification on NF-κB activation. To do this, we designed a novel strategy based on the inhibition of the endogenous SUMOylation machinery by blocking or silencing Ubc9, the unique E2-conjugating enzyme involves in this process. We found that an ubiquitinated but not SUMOylated Tax protein is still able to activate a transfected, an integrated or an endogenous NF-κB promoters, demonstrating that Tax SUMOylation is not required for Tax induced NF-κB pathway activation contrary to its ubiquitination. Another interrogation concerning the formation of the Tax/NEMO/IKKα/IKKβ complex, in which Tax ubiquitination is critical. We studied the role of TRAF5 in these mechanisms because this enzyme could be a potential Ub E3-ligase of Tax, which remains unknown. Thanks to the blockage of TRAF5, we showed that this protein interacts with Tax and that TRAF5 is necessary for Tax ubiquitination, notably with K63-linked Ub chains. However, TRAF5 is not the direct E3-ligase of Tax since we demonstrated that its ligase activity is not involved in Tax conjugation to ubiquitin. We also discovered that TRAF5 induces the formation of the Tax/ IKKα/IKKβ complex but not the association between Tax and NEMO, showing a new model for the recruitment and the activation of the IKK complex by Tax. In conclusion, our results led us to propose a new light on the impact of Tax SUMOylation and ubiquitination in the NF-κB pathway activation and to figure out the different steps of this process, which is crucial for the oncogenic mechanism induced by the HTLV-1 Tax protein.

L'infection par le virus de l'hépatite C (HCV) reste aujourd'hui une cause majeure d'hépatite chronique, de cirrhose du foie et de carcinome hépatocellulaire. L'attachement cellulaire et l'entrée de HCV sont médiés par les protéines d'enveloppe E1 et E2. De nouveaux récepteurs ont été récemment identifiés mais l'entrée du virus dans les hépatocytes reste énigmatique et n'a jamais été visualisée. Nous avons tout d'abord caractérisé le modèle des pseudo-particules HCV (HCVpp) encryomicroscopie électronique en transmission (cryo-MET). Ce sont des particules sphériques de 100 nm de diamètre portant à leur surface E1 et E2. Nous avons ensuite visualisé l'entrée des HCVpp dans les hépatocytes en MET conventionnelle en utilisant des lignées d'hépatome et des hépatocytes primaires humains(PHH). Ces derniers maintiennent leur polarité en culture comme en témoigne la persistance de canalicules biliaires, tels que dans les hépatocytes natifs. Après synchronisation à 4°C avec les cellules, les HCVpp sont retrouvées liées aux prolongements cellulaires via des 'piliers', et sont ensuite internalisées à 37°C par endocytose dépendante de la clathrine. Ces 'piliers', actuellement en cours d'identification par immunomarquages, sont internalisés avec les HCVpp dans les hépatocytes au sein de vésicules de clathrine ; ce suivi est effectué par des approches de congélation haute pression et de tomographie électronique. Enfin, les évènements d'endocytose des HCVpp dans les PHH se sont avérés rares, avec une cinétique ralentie comparée aux lignées cellulaires. Ces études en MET soulignent l'importance d'utiliser un modèle cellulaire physiologique polarisé pour l'étude du mécanisme d'entrée de HCV. / Hepatitis C virus (HCV) infection is a major cause of chronic hepatitis, liver cirrhosis and hepatocellular carcinoma. Receptor recognition, cell binding and membrane fusion rely on HCV envelope proteins E1 and E2. New receptors were recently discovered; however HCV entry into hepatocytes remains largely unknown and has not yet been visualized. At first, we characterized HCV pseudoparticles (HCVpp) by cryo-transmission electron microscopy (cryo-TEM). They appeared as regular spherical structures of ca. 100-nm, with E1 and E2 at their surface. By conventional TEM, we then visualized HCVpp entry into hepatocytes, using hepatoma cells and primary human hepatocytes (PHH) as a more physiological cell model.PHH maintain their polarity in culture as attested by TEM observation of persistent bile canaliculi. At 4°C, viral particles were primarily found attached to microvilli at the cell surface via molecular bridges and, after warming to 37°C, they were internalized by endocytosis in clathrin-coated pits and vesicles. Using freeze substitution and electron tomographyapproaches, these bridges were found intimately surrounding HCVpp inside the clathrincoated vesicles, suggesting a concomitant internalization. The nature of these bridges is currently under investigation by immunogoldlabeling approaches. Finally, we reproducibly observed less HCVpp internalization events in PHH compared to hepatoma cells, and the kinetics of these events seemed delayed, probably due to PHH polarity. To conclude, ourTEM approach proved powerful to visualize HCV entry, and highlights the importance of studying a physiological cell model to understand HCV entry mechanism.

Développement et évaluation de nouvelles stratégies pour le traitement des hépatites B chroniques, dans le modèle du canard de Pékin infecté par le DHBVL’infection chronique par le HBV est la cause majeure de cirrhose hépatique et de carcinome hépatocellulaire, conduisant à plus d’un million de décès chaque année. Le faible taux de réussite des thérapies actuelles des hépatites B montre la nécessité du recours à des méthodes thérapeutiques alternatives. Ainsi, nous avons étudié une stratégie pertinente reposant sur l’utilisation de molécules antisens (PNAs) couplées à des peptides perméabilisants (CPPs). Nous avons démontré que les PNAs ciblant le signal d’encapsidation du DHBV couplés au CPP pénétraient dans les cellules et conduisait à une inhibition de la réplication virale. De plus, nous avons mis en évidence une activité antivirale du CPP (Arg)8 seul. Nous avons ensuite évaluer le mécanisme d’action antivirale du CPP in vitro et avons démontré qu’il inhibait les stades tardifs de la morphogénèse virale, conduisant à une inhibition forte de la sécrétion des particules virales. Par ailleurs, nous nous sommes intéressés à l’évaluation de stratégies immunothérapeutiques, reposant sur la vaccination génétique. Nous avons démontré les bénéfices de la co-administration de cytokines (IFNγ), avec un vaccin à ADN dirigé contre la grande protéine d’enveloppe du DHBV (preS/S), sur l’amplitude de la réponse humorale et sur le pouvoir neutralisant des anticorps induits. Enfin nous avons évalué les bénéfices d’une approche d’immunisation hétérologue « prime-boost » associant l’immunisation à ADN et un vecteur viral (AdénoCELO) recombinant, codant la protéine preS/S du DHBV et l’IFNγ. Nous avons montré que l’immunisation hétérologue induisait une réponse humorale plus forte que celle induite par l’immunisation homologue. / Development and evaluation of new strategies for treating chronic hepatitis B in the model of Peking duck infected with DHBVChronic infection with Hepatitis B virus (HBV) is the major cause of liver cirrhosis and hepatocellular carcinoma, leading to more than one million deaths each year. The low success rate of current therapies against HBV infection shows the need of alternative therapeutics. Thus, we studied a new strategy based on the use of antisense molecules (PNAs) coupled with cell penetrating peptides (CPPs). We have shown that PNAs targeting the DHBV encapsidation signal coupled to CPPs penetrated into the cells and led to an inhibition of viral replication. In addition, we have demonstrated an antiviral activity of the CCP (Arg)8 itself. We then evaluate the mechanism of antiviral action of this CPP in vitro and have shown that it inhibited the late stages of viral morphogenesis, leading to a strong inhibition of the release of viral particles. Furthermore, we were interested in evaluating immunotherapeutic strategies, based on DNA vaccination. We have demonstrated the benefits of co-administration of cytokines (IFNy), with a DNA vaccine directed against the DHBV large envelope protein (preS/S), enhancing the magnitude of humoral response and enhancing neutralizing anti-DHBV antibody response. Finally we evaluated the benefits of a heterologous immunization approach or prime-boost immunization involving DNA vaccination and a recombinant viral vector (AdenoCELO) encoding the DHBV preS/S and IFNy proteins. We have shown that heterologous immunization induced a humoral response stronger than that induced by homologous immunization. By contrast, the heterologous prime-boost strategy was less effective than homologous DNA immunization for therapy of chronic DHBV-carrier ducks.