Le virus de l’hépatite C (VHC) dépend de facteurs cellulaires pour accomplir son cycle viral et persister dans l’hôte. L’une des stratégies de notre laboratoire consiste à étudier de manière approfondie le réseau d’interactions virus-hôte, afin d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques cellulaires et de développer des antiviraux plus efficaces pour vaincre la résistance virale. Durant ma thèse j’ai étudié deux facteurs cellulaires importants pour le VHC. Le premier est la protéine ribosomale RACK1. Nous avons montré que cette protéine est spécifiquement requise pour la traduction IRES-dépendante du VHC, et non pour la traduction coiffe-dépendante. Le deuxième facteur est une protéine de surface des gouttelettes lipidiques appelée TIP47. Nous avons montré que cette protéine est importante à la fois pour l’assemblage et pour l’export des particules virales. L’ensemble de ces travaux montre que de nouvelles cibles thérapeutiques pourraient être envisagées pour lutter contre le VHC. / The hepatitis C virus (HCV) relies on cellular factors to complete its life cycle and persist in its host. One of the strategies employed by our laboratory is the in-depth study of the network of virus-host interactions to identify new therapeutic cellular targets and develop more effective antivirals to overcome viral resistance.During my PhD, I studied two cellular factors involved in the HCV life cycle. The first factor is the ribosomal protein RACK1. We have shown that this protein is specifically required for the HCV IRES-mediated translation but not for the cap-mediated translation. The second factor is the lipid droplets binding protein TIP47. We have shown that this protein is important for both assembly and export of viral particles. This work shows that new therapeutic targets could be considered in the fight against HCV.

L’apprêtement antigénique par les protéases intracellulaires et la présentation des épitopes sont essentiels pour la reconnaissance des cellules infectées par les lymphocytes CD8+. Ici nous avons montré que certains inhibiteurs de la protéase de la VIH (IPs) modulent l’activité de la protéasome et aminopeptidase impliqué dans l’apprêtement antigénique endogène et l’activité cathepsins importante dans l’apprêtement croisée. Deux IPs agissent directement sur les cathepsins et leurs régulateurs en inhibant les activités kinase, NOX2 et en régulant le pH phagolysosomal. Les IPs ont changé la dégradation des protéines viral et la production des épitopes de façon séquence- et cellule-spécifique, ont altéré la présentation direct et croisée des épitopes, et ont partiellement changé l’auto-peptidome des cellules primaires. La modulation par les drogues de l’apprêtement et la présentation des épitopes peut fournir une approche thérapeutique alternative pour moduler la reconnaissance immunitaire. / Antigen processing by intracellular proteases and peptidases and epitope presentation are critical for recognition of pathogen-infected cells by CD8+ T lymphocytes. Here we show that several HIV protease inhibitors (PIs) prescribed to HIV-infected persons variably modulate proteasome and aminopeptidase activities involved in endogenous antigen presentation and cathepsin activities involved in antigen cross-presentation. Two HIV PIs acted directly on cathepsins and on their regulators by inhibiting kinases, NOX2 and the regulation of phagolysosomal pH, subsequently enhancing cathepsin activities. HIV PIs modified HIV protein degradation and epitope production in a sequence- and cell-dependent manner, altered direct- and cross-presentation and T cell-mediated killing, and partly changed the self-peptidome of primary cells. Drug-induced modulation of antigen processing and peptidome may provide an alternate therapeutic approach to modulate immune recognition.

L’infection par le virus de l’hépatite C (HCV) est une cause majeure d’hépatite chronique, de cirrhose hépatique et ce carcinome hépatocellulaire dans le monde. La compréhension des relations entre le virus et sa cellule hôte, l’hépatocyte, est indispensable pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques et d’un vaccin préventif. La particularité de ce virus est son lien étroit avec le métabolisme lipidique. Le virus circule dans le sang associé aux lipoprotéines, formant une lipo-viro-particule (LVP) infectieuse. L’apolipoprotéine E (apoE) est une protéine cellulaire faisant intégralement partie de la LVP. Elle joue un rôle majeur dans l’infection et à la production des particules virales. Durant ce travail de thèse, j’ai pu approfondir les connaissances sur le rôle d’apoE dans le cycle viral du HCV sous deux aspects très différents. D’une part, j’ai pu démontré que la forme libre d’apoE, non liée aux lipoprotéines, inhibe la réplication du HCV grâce à la régulation du métabolisme lipidique hépatique, en induisant un efflux de cholestérol ABCG1-dépendant. D’autre part, j’ai participé à une étude démontrant que l’apoE liée à la LVP contribue à l’échappement du virus au système immunitaire, en masquant les épitopes de la protéine virale E2 aux anticorps neutralisants. Ces études ont mis en évidence deux nouveaux rôles d’apoE dans la pathogenèse du HCV. / Hepatitis C virus (HCV) infection is a major cause of chronic hepatitis, liver cirrhosis and hepatocellular carcinoma worldwide. Understanding virus-host interactions in hepatocytes will contribute towards the development of new therapeutic strategies and a protective vaccine. HCV life cycle and the lipid metabolism are inextricably intertwined. A particular feature of this virus is that, in the blood, HCV virions are associated with lipoproteins, forming an infectious lipoviroparticle (LVP). Apolipoprotein E (apoE) is a key component of LVPs that plays an essential role in HCV entry and virions production. My PhD project entailed a more detailed dissection of apoE’s role in the HCV life cycle. I demonstrated that lipid-free apoE inhibits HCV replication by regulating the hepatic lipid metabolism via an ABCG1-dependent cholesterol efflux. Furthermore, I contributed to a study demonstrating that LVP-associated apoE helps the virus escape host immunity by blocking access of neutralizing antibodies to the viral glycoprotein E2. The work presented highlights two new roles of apoE in HCV pathogenesis

Les huit ARN viraux (ARNv) génomiques des influenzavirus de type A sont sélectivement empaquetés dans les virions, vraisemblablement sous la forme d’un complexe supramoléculaire maintenu par des appariements ARN/ARN entre signaux d’empaquetage. Afin d’améliorer la compréhension des règles qui gouvernent ce mécanisme, nous avons déterminé le réseau d’interactions formé entre les ARNv de la souche modèle de laboratoire A/Puerto Rico/8/34 (H1N1). Nous avons ensuite défini, au nucléotide près et par deux approches in vitro, les séquences des ARNv impliquées dans la formation de certaines interactions. Le rôle fonctionnel de deux d’entre elles a été testé en contexte infectieux. Nous avons également poursuivi l’étude d’une interaction identifiée au laboratoire entre deux ARNv de la souche A/Moscou/10/99 (H3N2) circulante. Enfin, nous avons collaboré avec le Dr L. Brown (Australie) sur l’étude du rôle d’une interaction entre deux ARNv de la souche A/Udorn/307/72 (H3N2). / The genome of influenza A viruses comprises eight viral RNAs (vRNAs) likely to be selectively packaged into progeny virions as organized supramolecular complexes where vRNAs are held together by base pairing within the packaging signals. To better understand the rules governing this mechanism, we investigated the vRNA/vRNA interaction network of the A/Puerto Rico/8/34 (H1N1) strain. We then identified, at the nucleotide level, using two in vitro approaches, the vRNA sequences involved in several of the interactions. Two of them were functionally tested in an infectious context. We also studied an interaction previously identified in the laboratory between two vRNAs belonging to the circulating A/Moscow/10/99 (H3N2) strain. Finally, we collaborated with Dr L. Brown (Australia) in order to assess the role of an interaction between two vRNAs of the A/Udorn/307/72 (H3N2) strain.

Étant donnée la séquence hautement conservée de la NC et son rôle crucial dans le cycle viral de VIH-1, les molécules inhibant la NC sont susceptibles d'agir comme complément aux thérapies anti-rétrovirales à haute activité (HAART) basées sur des médicaments ciblant les enzymes virales, Des médicaments anti-NC sont ainsi susceptibles d'entraîner un maintien de l'inhibition de la réplication d'un large panel d'isolats VIH-1 incluant des lignées virales résistantes aux médicaments ciblant les enzymes virales. Récemment, dans le cadre du consortium Européen TRIoH, de nouvelles stratégies visant à cibler spécifiquement les propriétés chaperonnes de la NC sur les acides nucléiques ont été développées. Selon une stratégie protégée par un brevet soumis, une série de peptides a été conçue afin d'agir comme compétiteurs de la NC et pouyant ainsi inhiber la réplication du virus. Au sein de cette série, plusieurs peptides ont montré une inhibition efficace des propriétés de déstabilisation des acides nucléiques par la NC. Quatre de ces peptides ont été testés en milieu cellulaire et trois d'entre eux ont montré qu'ils pouvaient inhiber efficacement la réplication du HIV-1 dans les lymphocytes. Dans ce contexte, un premier objectif de cette thèse fût de caractériser avec précision les propriétés de ces peptides. En outre, un objectif supplémentaire fût de caractériser le mécanisme moléculaire vis-à-vis de la NC de petites molécules anti-virales développées par les groupes de D. Daelemans (Leuven) et M. Botta (Sienne). / Due to the highly conserved §equence ofNC and its crucial function during HIV-I life cycle, molecules directedagainst NC are believed to be able to complement the highly active anti-retroviral therapies (HAART) based on drugstargeting the viral enzymes. Anti-NC drugs are thought to provide a sustained replication inhibition of a large panel ofHIV-I isolates including virus strains resistant to drugs targeting viral enąrmes. Recently, within the Europeanconsortium TRIoH, new strategies to specifically target the nucleic acid chaperone properties ofNC were developed.According to a strategy protected by a submitted patent, a series of peptides have been desigrred to act as competitorsforNC and thus, inhibit virus replication. Among this series, several peptides were found to efficiently ińibit therrrrcleic acid destabilization properties ofNC. Four of them have been tested in the cellular context and t}ree out ofthemwere found to efficientĘ ińibit the replication of HIV-I in lymphocytes. In this context, the objective of the thesis wasto characterize in depth the properties ofthese peptides. Moreover, an additional objective was to characterize themolecular mechanism in respect to NC of small antiviral drugs developed by the group of D. Daelemans (Leuven) andM. Botta (Siena).

Bien que le Virus Respiratoire Syncytial, responsable de la bronchiolite du nourrisson, soit aujourd’hui un problème de santé publique majeur, il n’existe encore aucun vaccin ou antiviral curatif contre ce pathogène. Le manque de données sur les étapes clés du cycle viral et sur les interactions virus-cellule freine le développement de nouvelles molécules antivirales.Nous avons étudié l’interactome de deux protéines virales : la polymérase L et le facteur de transcription M2-1. Dans ce but, nous avons mis au point un crible s’appuyant à la fois sur des critères d’interactomique et sur des critères fonctionnels.La première étape consistait à identifier des partenaires potentiels de M2-1 et L par des co-immunoprécipitations couplées à une approche de protéomique quantitative. Pour plus de pertinence, ce crible a été réalisé sur cellules infectées, grâce des virus recombinants produits par génétique inverse. Ceci nous a permis d’identifier 45 et 137 partenaires potentiels de L et M2-1 respectivement. Une étude systématique de l’impact de l’inhibition de 15 partenaires potentiels de M2-1 sur la multiplication virale a mis en avant trois candidats : ILF2, PABPN1 et PABPC1.Nous nous sommes par la suite concentrés sur PABPC1. L’inhibition de l’expression de PABPC1 altère la multiplication virale, mais nous n’avons pas pu mettre en évidence un effet spécifique sur la transcription ou la traduction virale. Son interaction avec M2-1 a été confirmée, et le domaine MLLE de PABPC1 a été identifié comme le site de liaison à M2-1. L’interaction entre M2-1 et PABPC1 a été observée à la fois dans le cytoplasme et dans les IBAGs, des sous-structures concentrant les ARNm viraux au sein des corps d’inclusion viraux. Nous avons formulé l’hypothèse que M2-1, liée à PABPC1, accompagne les ARNm viraux après leur sortie des corps d’inclusion. Ceci suggère un rôle de M2-1 dans le devenir des ARNm viraux en aval de leur transcription. / Although the Respiratory Syncytial Virus, responsible of bronchiolitis in infants, represents a major public health problem, there are currently no vaccine or curative antiviral directed against it. The lack of information on key steps of its viral cycle and on virus-cell interactions hinders the development of new antiviral molecules.We chose to study the interactome of two viral proteins: the polymerase L and the transcription factor M2-1. To do so, we developed a screen based on interactomic and functional criteria.The first step consisted in identifying potential binding partners of M2-1 and L by co-immunoprecipitations coupled to quantitative proteomics. For better relevance, this screen was realised on infected cells, thanks to recombinant viruses produced by reverse genetics. 45 and 137 potential binding partners of M2-1 and L respectively were thus identified. A systematic study of the inhibition of 15 potential partners of M2-1 and its impact on viral multiplication enabled the selection of three candidates: ILF2, PABPN1 and PABPC1.We chose to concentrate on PABPC1. The inhibition of PABPC1’s expression reduces viral multiplication, but no specific effect on viral transcription or translation was brought to light. Its interaction with M2-1 was confirmed, and the MLLE domain of PABPC1 was identified as the M2-1 binding site. The interaction between M2-1 and PABPC1 was observed both in the cytoplasm and in IBAGs, substructures of viral inclusion bodies where viral mRNA accumulate. We formulated the hypothesis that M2-1, with PABPC1, stays with viral mRNA after leaving inclusion bodies and during their translation. This suggests a role for M2-1 in the fate of viral mRNA downstream of transcription.

Plus de 150 années de recherches sur les Microsporidies ont conduit à une connaissance relativement basique de divers aspect de leur biologie. Malgré cela, peut d’informations existent concernant la génétique et les mécanismes moléculaire des interactions hôte-pathogène qui gouvernent les infections aux Microsporidies.Dans un premier temps, je décris comment détecter, traiter et éradiquer les infections microsporidiales avec Tubulinosema ratisbonensis dans des lignées de Drosophila melanogaster. Jusqu’à présent, les connaissances concernant les défenses de l’hôte chez la drosophile contre les parasites intracellulaire obligatoires restent incomplète due au manque d’un bon modèle d’infection. De ce fait, j’ai développé des modèles d’infection de D. melanogaster par la microsporidie T.ratisbonensis, à la fois en culture cellulaire et drosophiles adultes. Mes travaux sur le modèle d’infection cellulaire englobent des approchent en transcriptomique et métabolomique qui analysent les deux cotées de cette relation hôte-pathogène. En fin, je présente les fonctions biologiques des glycosylphosphatidyl inositoles de Toxoplasma gondii. / More than 150 years of Microsporidia research led to a basic understanding of many aspects of microsporidial biology, yet little is known about the genetic basis and molecular mechanisms of the intimate host-parasite relationship that govern Microsporidia infections.Here, I first report on the detection, prophylaxis, and eradication measures against microsporidial infestations with Tubulinosema ratisbonensis, infecting cultures of Drosophila melanogaster. To date,knowledge about Drosophila host defense against obligate intracellular parasites remained incomplete for lack of good infection models.To this end, I have developed infection models of Drosophila by the microsporidian T. ratisbonensis,both in cell lines and in adults. The work on the cellular infection model encompasses transcriptomics and metabolomics approaches, which aim to attempt both sides of the host-pathogen equation. Finally, I report on the biological roles of glycosylphosphatidyl inositols of Toxoplasma gondii.

Le virus de l'hépatite C (VHC) établit généralement une infection chronique. Néanmoins, environ 20% des sujets vont résoudre spontanément l’infection. Il existe des preuves solides que les cellules T CD8 sont essentielles au contrôle du VHC. Dans la première partie de ma thèse, nous avons identifié un nouveau marqueur de la dysfonction des lymphocytes T, CD39, comme étant régulé positivement au cours de l'infection chronique par le VHC, le VIH et dans un modèle d’infection chronique par LCMV. Dans une deuxième partie, nous avons utilisé une approche d'analyse intégrative pour étudier la régulation transcriptionnelle des cellules T CD8 au cours de la phase aiguë de l'infection par le VHC. Nous avons identifié des changements précoces dans la régulation transcriptionelle d’importantes fonctions effectrices, de voies métaboliques et du nucléosome par les cellules T CD8 des patients souffrant d'une infection persistante. Certains de ces changements corrèlent avec l’absence des cellules T CD4 spécifiques du VHC et sont associés avec l’âge et le sexe du sujet infecté. Nos résultats suggèrent que la dysfonction des lymphocytes T CD8 au cours de l'infection par le VHC est liée à des événements précoces dans la régulation des gènes, non seulement amplifiés par une inflammation chronique et une absence des cellules T CD4 auxiliaires, mais qui pourraient également être influencés par des facteurs de l’hôte tels que l’âge et le sexe. / Infection with Hepatitis C virus typically establishes chronic infection, but about 20% of subjects clear HCV spontaneously. There is strong evidence that functional CD8 T cells are critical for HCV control. In the first part of my thesis we identified a new marker for exhausted T cells, CD39, that we showed to be upregulated in chronic HCV infection, progressive HIV infection and in chronic infection with LCMV. In the second part we used an integrative analysis approach to study transcriptional regulation of CD8 T cells in the acute phase of HCV infection with different outcomes. We found early transcriptional changes in key immune effector pathways as well as metabolic and nucleosomal processes in CD8 T cells from patients with persistent infection. Some of these changes track with a lack of HCV-specific CD4 T cells exhibit associations with subject age and sex. Our findings suggest that CD8 T cell exhaustion in HCV infection is linked to early gene regulatory events that are not only amplified by chronic inflammation and a lack of CD4 help, but might also be influenced by disease-relevant host factors such as patient age and sex.

Afin de se répliquer et de se propager efficacement, les virus ont développé de multiples stratégies leur permettant d’échapper au système de défense innée : le système IFN de type I. Ce travail de thèse a alors consisté à étudier les interactions entre protéines virales et protéines de ce système de défense afin de mieux comprendre les mécanismes de subversion virale et d’identifier d’éventuelles cibles cellulaires thérapeutiques. La reconstruction d’un réseau d’interactions entre ces protéines nous a permis d’identifier des stratégies différentielles de subversion pour 4 familles virales et de montrer un ciblage massif et significatif des protéines du système IFN de type I par les virus. Les protéines en interaction directe avec ces protéines sont également fortement touchées par les virus et sont de potentiels modulateurs du système IFN de type I. Parmi ces modulateurs, le processus biologique sur-représenté est le transport nucléocytoplasmique et la protéine KPNA1 impliquée dans ce processus a retenu notre attention. L’étude fonctionnelle de l’interaction entre la protéine KPNA1 et la protéine NS3 du VHC a montré que la protéine NS3 associée à son cofacteur NS4A inhibe partiellement la réponse IFN de type I en empêchant l’import nucléaire de STAT1. Ce phénotype pourrait résulter de la dégradation de KPNA1 par NS3/4A. Par ailleurs, l’identification de nouveaux inter-acteurs de la protéine NS1 du virus influenza par criblage double-hybride levure a révélé la protéine induite par les IFN de type I, ADAR1, comme partenaire de la protéine NS1 de multiples souches virales et nous avons montré qu'ADAR1 est un facteur pro-viral dont la fonction editing est activée par NS1 / To replicate and propagate efficiently, viruses have developed multiple strategies allowing them to escape the innatedefense system: the type I IFN system, This work of thesis then consisted in studying the interactions between viralproteins and proteins of this defence system in order to understand better the mechanisms of viral subversion andidentifY possible therapeutic cellular tatgets. The reconstruction of a network of interacting proteins involved in the typeI IFN system allowed us to identifY differentiai subversion strategies for 4 viral families and to show a massive andsignificant targeting of proteins of the type I IFN system by viruses. Proteins directly interacting with the type Iinterferon system network are also strongly targeted by viruses and are potential modulators of the type I IFN system.Among these modulators, the most tatgeted function conesponds to the transport of NLS-bearing substrates to thenucleus and the KPNAI protein involved in this process held our attention. The functional study of the interactionbetween KPNA1 and NS3 protein of the HCV showed that NS3 protein associated with its cofactor NS4A inhibitsprutially the type I IFN response by preventing the nuclear translocation of ST A Tl. This phenotype could result fromthe degradation of KPNAI by NS3/4A. Besides, the identification of new cellular prutners ofNS 1 prote in of influenzavirus by yeast two-hybrid screens revealed ADARI, an interferon-stimulated prote in, as partner of NS 1 of ali testedvirus strains and we showed that ADARI is an essential host factor for viral replication and its editing function isactivated by NS 1 protein

La protéine de nucléocapside du VIH-1 (NCp7) joue un rôle important dans plusieurs étapes du cycle viral. Ses interactions dans l’environnement intracellulaire dans les conditions proches d’une vraie infection sont peu décrites. L’objectif de ce projet de thèse a été de développer des approches d’imagerie permettant de suivre la NCp7 au cours des étapes précoces du cycle viral directement dans les cellules infectées. En analysant l’intensité des pseudovirus fluorescents nous avons montré un effet de « dequenching » de fluorescence témoignant d’une diminution de la concentration en NCp7 au sein des particules virales, résultant très probablement du relargage des molécules de nucléocapside à partir des complexes viraux. Ces résultats montrent pour la première fois la libération de la NCp7 dans le cytoplasme lors de la transcription inverse. Les pseudovirus NCp7-TC ont ensuite été imagés en haute résolution par microscopie PALM. Les images de distribution de la NCp7 marquée ont révélé la présence de la NCp7-TC à l'intérieur du noyau. Nous avons mis en evidence par microscopie électronique la presence de la NCp7-TC à proximité de pores nucléaires. / The nucleocapsid protein of HIV-1 (NCp7) plays an important role in several stages of the viral cycle. Its interactions in the intracellular environment under conditions close to true infection are not well described. The objective of this thesis project was to develop imaging approaches to monitor NCp7 during the early stages of the viral cycle directly in infected cells. By analyzing the intensity of the fluorescent pseudoviruses, we showed a fluorescence "dequenching" effect indicating a decrease in the NCp7 concentration within the virus particles, most likely resulting from the release of the nucleocapsid molecules from the viral complexes. These results show for the first time the release of NCp7 into the cytoplasm during reverse transcription. The pseudoviruses NCp7-TC were then imaged in high resolution by PALM microscopy. The distribution images of labeled NCp7 revealed the presence of NCp7-TC within the nucleus. We have demonstrated the presence of NCp7-TC in the vicinity of nuclear pores by electron microscopy.