Le virus de la grippe A est un virus à ARN négatif appartenant à la famille des Orthomyxoviriadea dont la réplication se produit dans le noyau des cellules infectées. L'organisation du génome est segmentée en huit segments d'ARNv de polarité négative, codant pour un minimum de 16 protéines virales différentes. Ces ARN viraux (ARNv) sont en complexe avec de nombreuses copies de nucléoprotéines et liés par leurs extrémités 5' et 3' au complexe hétérotrimérique de l'ARN-polymérase ARN-dépendante composé des sous unités PA, PB1 et PB2. Cet assemblage macromoléculaire (ARNv / polymérase / NP) nommée Ribonucléoprotéine (RNP) constitue une entité génomique indépendante. Dans le contexte de la RNP, l'ARN-polymérase assure à la fois la transcription et la réplication du génome ARNv. En assurant ces deux fonctions, l'ARN-polymérase joue un rôle majeur dans la réplication virale et constitue une cible antivirale privilégiée. Les travaux de recherche présentés dans cette thèse se concentrent sur les éléments structuraux participants à l'assemblage de l'ARN polymérase et son interaction avec les avec les ARNv. Pour atteindre ces objectifs, notre laboratoire, en collaboration avec d'autres groupes, a mis en place un système d'expression en polyprotéines permettant d'exprimer la polymérase. Plus encore, cette méthode a aussi permis de reconstituer des complexes entre l'ARN-polymérase et des partenaires cellulaires, notamment RanBP5 qui appartient à la famille des importines-β. / Influenza A virus is a negative-strand RNA virus belonging to the Orthomyxoviriadea family whose replication occurs in the nucleus of infected cells. The genome organisation of influenza virus is segmented in eight vRNA segments of negative polarity coding for at least 16 different viral proteins. Each vRNA is bound to multiple copies of nucleoprotein (NP) and to the heterotrimeric RNA-dependent RNA-polymerase complex (PA, PB1 and PB2) through its 5' and 3' extremities. This macromolecular assembly (vRNA/polymerase/NP) forms the ribonucleoprotein (RNP) particle, which acts as a separate genomic entity within the virion. The RNP complex is at the core of viral replication and in the context of RNPs, the polymerase performs both transcription and replication of the vRNA genome. As such, the polymerase constitutes a major antiviral drug target. The research work presented within this thesis focuses on the underlying determinants of the RNA polymerase assembly process and its interaction with its vRNA genome. To fulfill these goals, our lab, in collaboration with other groups, has set up a novel polyprotein expression system to express the polymerase but also to reconstitute polymerase and cellular partner complexes, notably RanBP5, which belongs to the importin-β family.

Le phénomène d'empreinte génomique parentale se traduit par une expression différentielle des deux allèles de certains gènes, en fonction de leur origine parentale. Nos travaux ont abouti à la découverte de nombreux gènes de petits ARN non-codants de Mammifères (ARN C/D et microARN) soumis à l'empreinte génomique parentale, et à une première caractérisation de leur expression. Alors que la plupart des ARN C/D participent à la biogenèse des ARN ribosomiques et des petits ARN nucléaires, ceux que nous décrivons en semblent incapables ; les microARN, quant à eux, sont habituellement des répresseurs post-transcriptionnels de gènes spécifiques : parmi les microARN que nous décrivons, deux pourraient ainsi réprimer un rétrotransposon. Les fonctions éventuelles de ces gènes de petits ARN non-codants (dans le contrôle du développement, la répression de ce rétrotransposon, et le mécanisme de l'empreinte génomique parentale) sont discutées.

La grippe, infection respiratoire virale fréquente, est due aux virus Influenza. Leur génome est constitué par huit molécules d'ARN de polarité négative retrouvés sous la forme de complexe ribonucléique (RNPv). Au cours du cycle viral, il a été démontré que les régions terminales des segments de gène étaient cruciales pour l'incorporation sélective des huit RNPv à l'intérieur des particules virales. Par des techniques d'interaction in vitro et de tomographie électronique, nous avons montré que les segments de gène du virus H3N2 interagissaient entre eux par des interactions ARN/ARN impliquant leurs régions de packaging. Nos résultats suggèrent que la mise en place de ce réseau permettrait la formation d'un complexe supra macromoléculaire multi-segmenté permettant l'incorporation d'un jeu complet des huit RNPv dans les particules virales néosynthetisées. En raison de la nature segmentée du génome viral, des phénomènes de réassortiment génétique peuvent avoir lieu lors d'une co-infection. Afin de définir les mécanismes responsables de la restriction observée lors de ce phénomène, nous avons évalué le taux de réassortiment génétique in vitro entre le virus humain H3N2 et le virus aviaire H5N2. Nos résultats suggèrent que le mécanisme gouvernant l'incorporation sélective des segments de gènes, régulerait le réassortiment génétique. Nous avons montré que la modulation de l'interaction ARN/ARN entre les segments de gènes HA et M permet d'augmenter le taux d'incorporation du segment de gène HA H5 dans le fond génétique du virus humain, prérequis pour l'émergence de virus pandémique

Reproduction de : Thèse de doctorat : Sciences de la vie et de la santé : Lille 1 : 2004. / N° d'ordre (Lille 1) : 3505. Résumé en français et en anglais. Articles en anglais non reproduits dans la version électronique. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. f. 156-182.

Afin de pallier l'apparition de souches pathogènes résistantes, de nouveaux traitements aux mécanismes d'action inédits doivent être découverts. Une de ces cibles d'intérêt grandissant est la synthèse de la structure coiffe chez les ARN messagers (ARNm) eucaryotes. Cette structure est l'une des modifications co-transcriptionnelles essentielles pour augmenter la demi-vie des ARNm, promouvoir leur export du noyau vers le cytoplasme et augmenter l'efficacité de leur traduction en protéines. La synthèse de la structure coiffe (m [indice supérieur 7] GpppARN) résulte de trois activités enzymatiques séquentielles qui ajoutent la structure m[indice supérieur 7] Gppp. Initialement, une ARN triphosphatase (RTase) hydrolyse le phosphate gamma de l'ARN. Une ARN guanylyltransférase (GTase) transfert ensuite sur cet ARN un groupement GMP à partir d'un GTP. Finalement, une ARN guanine-N7 méthyltransférase (N7-MTase) vient méthyler cette guanine en position N7. L'activité enzymatique de la GTase est déterminante pour la synthèse de la structure coiffe, ce qui en fait une cible potentiellement puissante afin d'inhiber la synthèse de la structure coiffe. Certaines études ont identifié des analogues de substrat et de produit, la ribavirine et le foscarnet respectivement, comme inhibiteur de GTase. Ces produits agissent sur les différentes GTases puisqu'elles possèdent un site actif très conservés au niveau de la coordination du substrat. Pour augmenter la spécificité des inhibiteurs, il serait avantageux d'identifier des composés ciblant les régions non conservées. Dans la présente étude, la technique du criblage virtuel a permis d'analyser le potentiel d'interaction des molécules à 80 % similaires au substrat naturel avec plusieurs structures de GTases. Parmi les interactions prédites identifiées par le criblage virtuel, une de ces molécules suscitait un intérêt particulier, puisqu'il s'agissait d'un composé utilisé chez l'humain en tant qu'antiviral et immunosuppresseur, l'acide mycophénolique (MPA). L'hypothèse initiale était que ce composé pouvait potentiellement interférer dans l'activité enzymatique des GTases. Pour valider cette prédiction, des essais biochimiques ciblant la réaction complète et les étapes intermédiaires de la GTase de la levure Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae ) ont été utilisées pour définir l'effet du MPA sur la cinétique de cette GTase. En effet, la réaction de GTase se déroule en deux temps : premièrement, une molécule de GTP est hydrolysée par l'enzyme pour former du GMP, lequel est lié de façon covalente à l'enzyme, et deuxièmement, cette molécule de GMP est transférée sur un ARN diphosphorylé. Ces essais ont confirmé l'interaction prédite par le criblage virtuel. En utilisant cette approche, nous démontrons que le MPA peut inhiber la réaction de GTase en prévenant le transfert catalytique du nucléotide GMP sur l'ARNm accepteur. En ce sens, le MPA représente un nouveau type d'inhibiteur d'ARN guanylyltransférase qui inhibe la deuxième étape de l'activité catalytique. Puisque les résultats laissaient présager une inhibition non compétitive, il fallait confirmer que le MPA n'était pas reconnu par l'enzyme comme substrat. Pour ce faire, la technique de l'électrophorèse par capillarité a montré que l'inhibiteur ne formait pas de lien covalent avec l'enzyme. De plus, nous démontrons qu'une culture de Saccharomyces cerevisiae qui croit en présence de MPA dénote une quantité moindre d'ARNm possédant une coiffe. Finalement, des essais biochimiques démontrent que le composé peut également inhiber des enzymes de la même famille que les GTases utilisant des substrats différents : les ligases à ADN. Le MPA inhibe la deuxième étape de la réaction enzymatique d'une ligase, soit le transfert du nucléotide sur l'oligonucléotide. Ce mémoire vise donc à présenter un aperçu du mécanisme d'inhibition de l'ARN guanylyltransférase par un composé allostérique. Nous montrons qu'il est possible de réduire la synthèse de la structure coiffe en affectant les changements conformationnels de cette enzyme.

Le travail présenté dans ce manuscrit a permis de définir un nouveau rôle de l'uridylation des ARNm en utilisant Arabidopsis comme organisme d'étude. L'uridylation des ARN est catalysée par des ARN nucléotidyltransférases de la famille des poly(A) polymérases non canoniques ou ncPAP. Parmi les 14 gènes codant pour des ncPAP chez Arabidopsis, nous avons identifié une terminale uridylyl transférase, TUT1, responsable de l'uridylation des ARNm. Nos résultats montrent que TUT1 uridyleles ARNm après une étape de déadénylation. Cette uridylation ne modifie pas la vitesse de dégradation des ARNm mais est essentielle pour prévenir l'attaque des extrémités 3' des ARNm déadénylés par des activités 3'-5' exoribonucléasiques et la formation de transcrits aberrants tronqués en 3'. De manière intéressante, cette protection par l'uridylation peut être détectée au niveau des polysomes. Une des fonctions biologiques de l'uridylation des ARNm consiste à établir une polarité de 5' en 3' de la dégradation des ARNm. Cette polarité pourrait être essentielle dans le cas d'une dégradation des ARNm en cours de traduction.

Th. 3e cycle--Pharmacol.--Paris 5, 1982. N°: 34.

Le travail présenté dans ce manuscrit a permis de définir un nouveau rôle de l’uridylation des ARNm en utilisant Arabidopsis comme organisme d’étude. L’uridylation des ARN est catalysée par des ARN nucléotidyltransférases de la famille des poly(A) polymérases non canoniques ou ncPAP. Parmi les 14 gènes codant pour des ncPAP chez Arabidopsis, nous avons identifié une terminale uridylyl transférase, TUT1, responsable de l’uridylation des ARNm. Nos résultats montrent que TUT1 uridyleles ARNm après une étape de déadénylation. Cette uridylation ne modifie pas la vitesse de dégradation des ARNm mais est essentielle pour prévenir l’attaque des extrémités 3’ des ARNm déadénylés par des activités 3’-5’ exoribonucléasiques et la formation de transcrits aberrants tronqués en 3’. De manière intéressante, cette protection par l’uridylation peut être détectée au niveau des polysomes. Une des fonctions biologiques de l’uridylation des ARNm consiste à établir une polarité de 5’ en 3’ de la dégradation des ARNm. Cette polarité pourrait être essentielle dans le cas d’une dégradation des ARNm en cours de traduction. / The work presented in this manuscript defines a new role of mRNA uridylation, using Arabidopsis as a model organism. RNA uridylation is catalyzed by RNA nucleotidyltransferases belonging to the non canonical poly(A) polymerase (ncPAP) family. Among the 14 genes encoding ncPAPs in Arabidopsis, we identified a terminal uridylyl transferase, TUT1, responsible for mRNA uridylation. Our results show that mRNAs are uridylated by TUT1 after a deadenylation step. Uridylation doesn’t modify mRNA degradation rates but is essential for deadenylated mRNA 3’ end protection against 3’- 5’ exoribonucleolytic attacks and to prevent 3’ truncated aberrant mRNA formation. Interestingly, this protection by uridylation is detected in polysomes. One biological function of mRNA uridylation is to establish a 5’-3’ mRNA degradation polarity that could be essential in the case of cotranslational mRNA decay.

Staphylococcus aureus est responsable de nombreuses infections nosocomiales etcommunautaires dont la diversité est liée à l’expression de nombreux facteurs de virulence.L’expression de ces facteurs est temporellement coordonnée au cours de l’infection par desfacteurs de transcription, des systèmes à 2 composants et des ARN régulateurs (ARNnc). Ungrand nombre d’ARNnc potentiels a été prédit dans le génome de S. aureus mais leur fonctionreste méconnue.L’objectif premier de ce travail a été de caractériser le rôle dans la régulation de la virulence del’un des ARNnc identifiés par notre équipe, RsaA. Des approches phénotypiques in vitro ontpermis de démontrer que RsaA active la formation du biofilm et réprime la synthèse de lacapsule bactérienne, avec une incidence sur l’opsonophagocytose de la bactérie et sur soninternalisation dans les macrophages. Au niveau moléculaire, RsaA réprime la traduction dufacteur de transcription MgrA, répresseur de la formation de la biofilm et activateur de lacapsule, par un mécanisme de type antisens entre RsaA et l’ARNm mgrA. Parallèlement, RsaAréprimerait l’opéron yabJ-spoVG, activateur de la synthèse de capsule. Ainsi, RsaA active laformation de biofilm et réprime la synthèse de capsule.Le second objectif de ce travail a été de caractériser l’expression in vivo de RsaA, E, G, H ainsique l’ARN III dans des prélèvements d’infections aiguës (abcès cutanés), chroniques (crachatsde patients mucoviscidiques) ou de portages nasales. L’étude de l’expression de ces ARN parRT-PCR, a permis de montrer que tous ces ARN sont exprimés avec une grande variabilité dansles prélèvements infectieux par rapport aux prélèvements de portages. / Staphylococcus aureus is responsible for many nosocomial and communityinfections with a diversity linked to the expression of many virulence factors. Their expression istemporally coordinated during infection by transcription factors, two- component systems but alsoregulatory RNAs called non coding RNAs (ncRNAs). A large number of potential ncRNAs waspredicted in the genome of S. aureus but their function remains unknown.The first aim of this thesis was to characterize the role of one ncRNA identified by our team,RsaA, in the regulation of bacterial virulence. Several in vitro approaches allowed todemonstrate that RsaA activates biofilm formation and inhibits the bacterial capsule synthesis,with an impact on the bacterial opsonophagocytosis and internalization into macrophages. RsaArepresses the translation of mgrA mRNA by an antisense mechanism. mgrA codes for atrancriptional regulator known to repress biofilm formation but to activate capsule synthesis. Inparallel, RsaA represses the translation of the yabJ-spoVG operon, an activator of capsuleproduction. In this way, RsaA enhances biofilm formation and represses capsule synthesis.The second objective was to characterize the in vivo expression of RNA III and RsaA, E, G, HsRNAs in samples of acute infections (cutaneous absesses), chronicle infections (cystic fibrosis)and nasal carriage. The expression study (quantitative RT-PCR) allowed to demonstrate that allsRNA are expressed into samples but they have a high expression variability depending ofinfectious samples compared to asymptomatic carriage.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.