La mucoviscidose est une maladie génétique due à des mutations du gène CFTR, conduisant à une altération de la fonction de canal à ions chlorure de la glycoprotéine transmembranaire CFTR associée à une atteinte pulmonaire sévère. Plusieurs études récentes ont amené à reconsidérer l’utilisation des vecteurs adénoviraux (Ad) de sérotype 5 (Ad5) dans la mucoviscidose, lesquels induisent non seulement des réactions immunes anti-adénovirales mais aussi des effets cytopathiques indésirables. (1) Dans une première partie de notre étude, nous avons étudié l’entrée et le transit intracellulaire de l’Ad5/F35, vecteur chimérique portant les fibres de l’Ad sérotype 35 sur une capside de sérotype 5. Nous avons montré que la protéine fibre est déterminante dans l’internalisation et le trafic intracellulaire de ce vecteur. Le vecteur Ad5/F35 exprimant la fusion GFP-CFTR s’est révélé (i) être dépourvu de cytotoxicité, (ii) transduire efficacement les cellules épithéliales pulmonaires par voie apicale, et (iii) restaurer l’activité de canal à chlorure dans les cellules CFTR(-). Il constitue donc un vecteur de transfert du gène CFTR potentiellement utilisable en thérapie génique de la mucoviscidose. (2) Dans une seconde partie, nous avons exploré une stratégie alternative de transfert de la protéine CFTR par trogocytose. Nous avons fait l’hypothèse que le canal CFTR pouvait être véhiculé par des microvésicules ou microparticules membranaires (MP) émanant de la membrane cellulaire et libérées dans le milieu de culture. En utilisant un système d’expression stable de la protéine CFTR étiquetée par la protéine fluorescente GFP (GFP-CFTR) dans des cellules donneuses, nous avons pu démontrer que les MP sont capables de prendre en charge et délivrer la protéine GFP-CFTR à des cellules réceptrices, mais ce transfert n’est assuré que par une population réduite de MP (≤ 8 %), et la durée de vie du GFP-CFTR n’est que transitoire (≤ 24h). En fait, la majorité des MP transfèrent des molécules d’ARN messager ou polysomal GFP-CFTR. La protéine GFP-CFTR néosynthétisée à partir de ces ARNm est exprimée plus tardivement (> 48h) mais de façon prolongée (≥ 10 jours). La fonctionnalité du canal CFTR ainsi néosynthétisé est en cours d’évaluation. Les MP constituent donc un nouveau type de vecteurs de transfert non génique du CFTR qui pourraient être employés en thérapie de la mucoviscidose. / The cystic fibrosis (CF) is a genetic disease due to mutations of the CFTR gene, resulting in the alteration of the Cl channel function carried by the transmembranal glycoprotein CFTR, and associated with severe pulmonary complications. Several recent studies led the medical and scientific community to reconsider the use of adenovirus serotype 5 (Ad5)-based vectors as CFTR gene transfer vectors in CF gene therapy. Not only immune response against the vector itself and the ansduced cells have been observed, but also Ad5-induced nondesired cytopathic effects. (1) In the first part of our study, we analyzed the cell entry and traficking of Ad5/F35, a chimeric vector consisting of serotype 5 capsid carrying serotype 35 fibers. We showed that the fibre protein is the major, if not only, determinant of the internalisation and entry pathway of Ad5/F35. Ad5/F35-GFP-CFTR, expressing the fusin protein GF-CFTR, was found (i) to be devoid of detectable cytopathic effect, (ii) efficiently transduced airway epithélial cells via the apical pole, and (iii) restore the Cl channel function in CF cells. Ad5/F35 therefore represents a CFTR gene transfer vector with a great potential for gene therapy of CF. (2) In the second part of our study, we have investigated an alternative strategy based on the transfer of the mature CFTR protein via trogocytosis. We hypothesized that microvesicles or microparticules (MP) issued from the cell membranes and released into the culture medium could transport and achieve the cell-to-cell transfer of CFTR channel cargo. We engineered donor cells for stable expression of GFP-tagged CFTR protein (GFP-CFTR), and showed that donor cell-issued MP were capable of delivering GFP-CFTR protein to recipient cell. However, the GFP-CFTR protein was only transferred by a limited population of MP (≤ 8 %), and was only transient (≤ 24h). In fact, the major population of MP transferred mRNAGFP-CFTR or polysomal thereof. Interestingly, the GFPCFTR protein newly synthesized from this mRNAGFP-CFTR was expressed at late times after transfer (≥ 48 h) but in a prolonged manner (≥ 10 jours). The Cl canal function after MP-mediated CFTR transfer is being evaluated. MP represent a novel type of CFTR vectors which can be produced by specifically designed autologous donor cells, and which would overcome most of the inconveniences of gene therapy using viral or nonviral vectors.

L'infection chronique par le virus de l'hépatite B (VHB) touche 400 millions de personnes dans le monde et conduit à 1 million de décès par an des suites de complications hépatiques. Les traitements actuels permettent de freiner la progression de la maladie mais ne guérissent les patients que dans de très rares cas (3-5%). Le besoin médical pour de nouvelles thérapies est fort et les approches de type immunothérapie semblent aujourd'hui prometteuses dans cette pathologie où des corrélats immunitaires de résolution sont établis. Le but de cette thèse a été l'étude approfondie de candidats d'immunothérapie basés sur un vecteur adénovirus de sérotype 5 humain non réplicatif codant pour plusieurs antigènes du VHB. Des études in vitro et dans un modèle murin, ont montré la capacité : 1/ des antigènes du VHB codés par certains candidats a formé des VLP (microscopie électronique) 2/ des candidats à induire un recrutement de cellules immunitaires sur le site d'injection après administration par voie sous-cutanée. Des études in vivo utilisant un candidat prototype ont visé à caractériser les réponses immunitaires induites et à étudier l'impact de schémas d'immunisation atypiques, tels que ceux qui pourraient être utilisés en clinique. Elles ont montré la capacité du prototype, qu'il soit injecté une ou de multiples fois, à induire des réponses T CD8+ spécifiques du VHB, fortes, multispécifiques et maintenues dans le temps dans des modèles murins naïfs ou tolérants pour le VHB. Les administrations multiples n'ont pas conduit à une augmentation de la proportion de cellules T spécifiques du VHB exprimant des molécules d'inhibition, de type PD1 / Chronic infection with hepatitis B virus (HBV) affects 400 million people worldwide and leads to 1 million of deaths per year as a result of liver complications. Current treatments can slow the progression of the disease but cure patients in very rare cases (3-5%). The medical need for new therapies is obvious, strong and immunotherapy approaches appear promising in this disease, where immune correlates of resolution are established. The aim of this thesis was a comprehensive study of immunotherapeutic candidates, based on a non-replicating human adenovirus serotype 5 vector, encoding several antigens of HBV. Studies in vitro and in a mouse model, showed the ability of: 1 / HBV antigens encoded by some candidates to form VLPs (electron microscopy) 2 / candidates to induce recruitment of immune cells at the injection site after subcutaneous administration. In vivo studies using a prototype candidate aimed at characterizing the induced immune responses and to study the impact of atypical immunization schedules, which could be clinically used. They demonstrated the ability of the prototype, injected once or multiple times, to induce strong, multispecific and sustained over time HBV specific CD8 + T cells, in naive or tolerant to HBV mouse models. Multiple administrations do not increase the proportion of HBV specific T cells expressing inhibitory molecules, such as PD1

Nous avons mis en place au cours de ce travail de thèse différentes stratégies permettant d’améliorer l’efficacité thérapeutique des adénovirus (Ad) oncolytiques contre différents types de tumeurs. Une première stratégie a été de combiner un inhibiteur d’histone-désacétylase, l’acide valproique (VPA) avec un Ad oncolytique à capside sauvage E1Δ24 (CRAd) dans le traitement de carcinomes côliques. Nous avons dans un premier temps démontré que la combinaison du CRAd et du VPA permettait une diminution plus importante de la survie des cellules cancéreuses côliques comparé au simple traitement basé sur le CRAd ou le VPA in vitro mais aussi in vivo.De plus, nous avons observé que cet effet n’était pas lié à une meilleure réplication du CRAd par le VPA. En effet, le VPA provoquait un ralentissement de la réplication virale à des temps précoces mais ne modifiait pas la production virale. Nous avons également découvert que le co-traitement CRAd+VPA conduisait à une forte inhibition de la croissance cellulaire mais aussi à une mort cellulaire non apoptotique. Par ailleurs, nous avons mis en évidence que les cellules co-traitées par le CRAd et le VPA affichaient une forte polyploïdie accompagnée d’une augmentation de la phosphorylation de l’histone H2AX, un marqueur de dommages à l’ADN. Une deuxième stratégie a été de fournir aux Ad oncolytiques de nouvelles voies d’entrée afin d’infecter et de détruire plus efficacement des cellules de carcinomes rénaux réfractaires à l’infection adénovirale. Nous avons démontré que les CRAd à hexon modifié porteurs d’un ligand CKS-17 (Ad-HCKS-17-E1Δ24) ou à fibre modifiée de sérotype 3 (AdF3-E1Δ24) étaient capables d’infecter et de tuer plus efficacement ces cellules qu’un CRAd à capside sauvage in vitro. Malheureusement in vivo, les modifications de capside n’ont permis ni d’améliorer l’entrée des CRAd dans les tumeurs rénales, ni d’améliorer leur efficacité anti-tumorale. Cependant, nous avons observé qu’après administration intra-tumorale, les Ad à capside modifiée présentaient un plus faible tropisme hépatique comparé à un Ad à capside sauvage. / During this thesis, we investigated different strategies to increase the therapeutic effects of oncolytic adenovirus (CRAd) to fight several kinds of tumors.The first strategy seeks to evaluate in human colon carcinomas the association of a CRAd bearing Δ24 deletion in E1A with valproic acid (VPA), a histone deacetylase inhibitor. Interestingly, this combination led to a dramatic reduction of cell survival both in vitro and in vivo compared to single treatment with CRAd or VPA. This effect did not stem from a better CRAd replication and production in the presence of VPA. Inhibition of cell proliferation and a non-apoptotic cell death were shown to be two mechanisms mediating the effects of the combined treatment. Interestingly, whereas cells treated only with CRAd displayed a > 4N population and polyploidy, this phenotype was strongly increased in cells treated with both CRAd and VPA. In addition, the increase in polyploidy triggered by a combined treatment with CRAd and VPA was associated with the enhancement of H2AX phosphorylation (γH2AX), a hallmark of DNA damage. The second strategy developed aimed to find new entry pathways allowing CRAd to better infect and kill renal tumor cells, known to be refractory of Ad infection. We demonstrated that CRAd with capsid modified (Ad-HCKS-17-E1Δ24 and AdF3-E1Δ24), containing respectively a ligand CKS-17 in hexon or a fiber of serotype 3, were more efficient to infect different renal cell carcinomas in vitro compared to a CRAd with a wild type capsid. However, these capsid-modified oncolytic adenovirus provoked, neither increase of the infection level, nor a better efficacy of growth inhibition in renal tumor xenografts bearing by nude mice. Nevertheless, both types of modifications reduce Ad ability to transduce hepatocytes after intratumoral injection.

Les adénovirus (Ad) sont parmi les vecteurs les plus utilisés en thérapie génique. Cependant, les données d’essais pré-Cliniques et cliniques ont montré qu’ils induisaient une forte toxicité hépatique consécutive à leur tropisme hépatique, une réponse inflammatoire et une forte thrombocytopénie. Différents travaux avaient montré que l’interaction de l’Ad avec le facteur de la coagulation X (FX).était responsable de la transduction in vivo des hépatocytes après administration systémique des vecteurs Ad. Cependant, des résultats précédents du laboratoire avaient montré également que le pseudotypage d’une autre protéine de capside, la fibre, permettait de réduire la transduction hépatique. Dans le but de mieux comprendre le rôle de la fibre dans le tropisme et la toxicité des Ad, nous avons comparé des Ad recombinants pseudotypés pour tout (tige et tête de la fibre : AdF3) ou partie (tige : AdS3K5) de la fibre Ad3 avec un Ad5 à capside non modifiée (Adwt). Après administration systémique chez la souris, l’AdF3 et l’AdS3K5 induisent une plus faible expression du transgène dans le foie et la rate comparativement à l’Ad5wt. Cette réduction ne résulte ni d’un défaut de capture de ces vecteurs dans le foie ni de leur incapacité à utiliser le FX. Cependant, nos résultats ont révélé que les Ad pseudotypés par la fibre Ad3 étaient capturés de façon plus importante par les cellules de Kupffer. Nous avons montré que cette capture était une propriété intrinsèque de la fibre Ad3 puisqu’elle était observée également après administration systémique d’un Ad de sérotype 3. De façon intéressante, les Ad pseudotypés par la fibre Ad3 restent capables de transférer des gènes dans les tumeurs aussi efficacement que l’Adwt.Dans la deuxième partie de nos travaux, nous avons cherché à mieux comprendre les mécanismes de la thrombocytopénie consécutive à l’administration d’Ad. Nous avons défini la cinétique de la thrombocytopénie ainsi que l’effet de la dose virale. Nous avons montré que certains facteurs de l’hôte comme les facteurs de la coagulation ou la rate n’étaient pas impliqués dans la thrombocytopénie. De façon intéressante, nous avons montré que la fibre Ad5 jouait un rôle dans l’induction de la baisse plaquettaire puisque l’administration des virus à fibre Ad3 n’induisait plus de forte baisse plaquettaire. Parallèlement, nous avons observé un profil inflammatoire associé à l’administration des Ad à fibre modifiée beaucoup plus réduit que celui de l’Adwt. Nos travaux en cours évaluent l’existence possible d’une corrélation entre la production de cytokines/chimiokines et la thrombocytopénie.L’ensemble de ces résultats montre que le pseudotypage des Ad5 par la fibre de l’Ad3 permet de réduire leur toxicité et de limiter la réponse inflammatoire tout en conservant un transfert de gènes efficace dans les tumeurs. L’introduction de ce type de modification de capside dans les Ad oncolytiques devrait permettre de conserver leur capacité à se répliquer dans les tumeurs tout en limitant les toxicités liées à leur dissémination par voie systémique. / To date adenoviruses (Ad) are the most used vectors in gene therapy. However, Ad use is hampered by a strong liver tropism that leads to hepatotoxicity, a strong inflammatory response and the induction of thrombocytopenia. Binding of Ad hexon to coagulation factor X (FX) is responsible for hepatocyte transduction in vivo. As a consequence, mutation of hexon protein abrogates Ad interaction with FX and reduces liver transduction. However, previous results of our lab have demonstrated that Ad5 pseudotyping with fiber Ad3 also resulted in significant reduction of liver transduction. To understand how fiber modification affects in vivo Ad tropism, we used two pseudotyped viruses with whole (AdF3) or only the shaft (AdS3K5) of Ad3 fiber.Following systemic delivery of fiber-Modified Ads, a reduced transduction was observed 2 days p.i. in liver and spleen. This reduction was not due to the impairment of fiber-Modified Ads liver entry or FX use in vivo. Remarkably, after Kupffer cells depletion, a restored transgene expression level was observed, suggesting that fiber-Modified Ads are strongly uptaken by Kupffer cells. We have demonstrated that this strong uptake is an Ad3 intrinsic property since Ad3 was also strongly uptaken by Kupffer cells. Interestingly, fiber-Modified Ads transduce tumours as efficiently as Ad5. In the second part of this work, we aimed to better understand the mechanism of Ad-Induced thrombocytopenia. We first defined the kinetic and dose-Dependence of Ad-Induced thrombocytopenia. Then, we have shown that factors of the host such as the coagulation factors and the spleen were not involved in the thrombocytopenia development. Interestingly, we demonstrated o role for Ad5 in this platelet count reduction since fiber-Modified Ad induced only a modest thrombocytopenia. In parallel, we have observed a reduced production of inflammatory cytokine and chemokine following fiber-Modified Ad administration. Experiments are ongoing to investigate a possible correlation between inflammatory responses and thrombocytopenia. Altogether, our findings demonstrate that Ad5 pseudotyping with Ad3 fiber allows à reduced toxicity and inflammatory response while tumour transduction efficacy is remained. Therfore, oncolytic Ad pseudotyped with Ad3 fiber might be potent tool in tumor virotherapy while limiting risk of toxicity.

L’Adénovirus (AdV) entre dans la cellule hôte par endocytose puis s’échappe de l’endosome en lysant la membrane de ces vésicules, empêchant ainsi sa dégradation via les lysosomes. Or, les membranes endommagées sont reconnues comme des signaux de danger par le système immunitaire et peuvent déclencher une réponse antivirale, telle que l’expression d’interféron (IFN). Dans nos conditions expérimentales, nous avons montré que l’infection par l’AdV n’induit pas l’expression d’IFNβ et qu’au contraire, le virus semble inhiber cette réponse. En revanche, l’entrée du virus active TBK1 (Tank Binding Kinase 1) qui est une kinase clef de la voie IFN mais qui est également impliquée dans la régulation de l’autophagie, une voie de dégradation cellulaire. Notre laboratoire a précédemment montré que l’autophagie est activée lors de l’entrée de l’AdV, par la rupture de la membrane endosomale. Nous avons donc étudié le mécanisme d’activation et le rôle de TBK1 lors de l’infection par l’AdV. Nos résultats montrent que la rupture de la membrane endosomale induite par le virus est nécessaire pour l’activation de TBK1 et que cette kinase est recrutée spécifiquement sur les sites de dommage membranaire. De plus, nous avons montré que TBK1 est impliqué dans l’activation de l’autophagie induite par l’AdV. Cependant, contrairement à ce qui est décrit pour l’autophagie dirigée contre les bactéries, cette activation de TBK1 est indépendante de NDP52 et d’autres adaptateurs conventionnels de l’autophagie. En résumé, nos travaux montrent que l’AdV est capable de contrôler la réponse IFN et que les ruptures de membrane induites par le virus activent TBK1 et l’autophagie par un nouveau mécanisme. Nos données suggèrent un rôle conservé de TBK1 dans l’activation de l’autophagie sélective contre les agents pathogènes. / Adenoviruses enter host cells by endocytosis and then escape from the endosomal compartment by lysing the endosomal membrane, thereby preventing its degradation via lysosomes. However, damaged membranes are recognized as danger signals by the cell intrinsic immune system and trigger an antiviral response, such as expression of interferon (IFN). In our experimental conditions we have shown that adenovirus infection does not induce the expression of IFNβ. On the contrary, our data suggest that the virus appears to inhibit the IFNβ response. However, adenovirus entry activates TBK1 (Tank Binding Kinase 1), which is a key kinase of the IFN pathway but is also involved in the regulation of autophagy, a cellular degradation pathway. Our laboratory previously showed that autophagy is activated upon rupture of the endosomal membrane during adenovirus entry. We therefore studied the activation mechanism and the role of TBK1 during adenovirus infection. Our results show that virus-induced endosomal membrane rupture is required for activation of TBK1 and that this kinase is specifically recruited at membrane damage sites. In addition, we show that TBK1 is involved in the activation of autophagy induced by adenovirus. TBK1 activation is independent of NDP52 and other conventional autophagic adapters, which is in contrast to membrane damaging bacteria. Thus, autophagy targeting membrane penetrating adenoviruses differs from the one induced by bacteria. In summary our work shows that adenovirus is able to control the IFN response and that membrane rupture induced by adenoviruses activates TBK1 and autophagy by a novel mechanism. In contrast our data suggest a conserved role for TBK1 in driving selective autophagy against invading pathogens.

Les adénovirus sont des virus icosaédriques non enveloppés à ADN double brin. Bien que ces virus soient très étudiés dans le but d'une application possible en thérapie génique, le manque de connaissances fondamentales, notamment structurales, est probablement à l'origine du faible succès rencontré lors des premiers essais effectués. Dans le cadre d'un programme général d'étude structurale des protéines de l'adénovirus, nous nous sommes intéressés aux protéines mineures et particulièrement à la protéine IX. Cette dernière est localisée sous forme de 4 trimères au centre de chaque face du virus. Grâce à des reconstructions 3D à partir des images de cryo-microscopie électronique, d'une part, d'un adénovirus humain décoré par des Fabs ciblant le domaine C-terminal de la protéine IX et, d'autre part, d'un adénovirus canin dans lequel le domaine C-terminal de la protéine IX a été fusionné avec la GFP, nous avons pu localiser le domaine C-terminal à la surface de la capside. En combinant ces résultats avec des données biophysiques obtenues pour différents mutants de la protéine IX, nous avons proposé un modèle de son intégration au sein de la capside. Nous avons en particulier montré que la protéine IX formait un maillage localisé entre les différents capsomères.<br /> Nous nous sommes également intéressés à une autre protéine structurale de l'adénovirus : la tête de fibre courte de l'adénovirus aviaire. Nous avons résolu la structure cristallographique de cette protéine à 2 Å de résolution. Cette structure a été comparée avec d'autres structures de tête de fibre d'adénovirus déjà connues. Nous avons pu en déduire que, malgré de faibles homologies de séquences, les structures tertiaire et quaternaire des têtes de fibre étaient conservées au sein de la famille des adénovirus. La construction d'un arbre phylogénique basé sur les structures atomiques des têtes de fibre nous a permis de mettre en évidence une nouvelle filiation entre les adénovirus infectant différentes espèces. La structure a également conduit à des hypothèses quand à la nature des récepteurs cellulaires de l'adénovirus aviaire.<br />La troisième protéine structurale à laquelle nous nous sommes intéressés est la base du penton de l'adénovirus humain de sérotype 3. Cette protéine pentamérique peut s'associer par douze pour former un assemblage hautement symétrique : le dodécaèdre. Grâce à leur cavité de 80Å et leur capacité à entrer dans les cellules, ces particules dodécaédriques ont été proposées comme véhicule de transfert de gène en thérapie génique potentielle. Nous avons réussi récemment à améliorer des cristaux de cet assemblage pour arriver à une diffraction des rayons X allant jusqu'à une résolution de 3.5 Å. La résolution de la structure est en cours.

Les Adénovirus sont des virus non enveloppés à symétrie icosaédrique et constituent la famille des Adenoviridae. Ils existent une grande variété de souches pouvant infecter des hôtes allant de l'homme jusqu'au poisson. L'étude de l'Adénovirus a été stimulée par la découverte en 1962 par Trentin et collaborateurs de leur capacité à induire des tumeurs chez les bébés hamsters. Sur le plan structural, de nombreuses études en Microscopie Electronique ont été menées pour comprendre l'assemblage et la formation de la capside. Depuis les années 90, avec la progression de l'informatique et des techniques liées à l'analyse d'images, la structure de la capside des Adénovirus humains est de mieux en mieux comprise mais la localisation de certaines protéines mineures restaient encore incertaine ou inconnue. Nous avons, à travers l'utilisation de la Microscopie Electronique associée à l'analyse d'images, obtenu des reconstructions 3D pour plusieurs souches d'Adénovirus humains, canins et aviaires. L'obtention d'un modèle 3D à haute résolution pour l'Adénovirus humain de type 5 nous a permis de reconstituer un modèle quasiatomique par la méthode de « fitting » et de déterminer avec plus de précisions la position de certaines protéines mineures comme la protéine IX, IIIa et VIII. L'étude d'une souche mutante d'Adénovirus de type 5 en complexe avec un Fab ainsi que d'une souche canine nous a permis de localiser précisément l'extrémité C terminale de la protéine IX. Enfin l'obtention d'une structure à haute résolution d'un virus immature dérivé de l'Adénovirus humain de type 2 a ouvert la voie sur l'étude et la compréhension de la maturation et de la phase précoce de son cycle cellulaire.

La mucoviscidose est une maladie génétique due à des mutations du gène CFTR, conduisant à une altération de la fonction de canal à ions chlorure de la glycoprotéine transmembranaire CFTR associée à une atteinte pulmonaire sévère. Plusieurs études récentes ont amené à reconsidérer l'utilisation des vecteurs adénoviraux (Ad) de sérotype 5 (Ad5) dans la mucoviscidose, lesquels induisent non seulement des réactions immunes anti-adénovirales mais aussi des effets cytopathiques indésirables. (1) Dans une première partie de notre étude, nous avons étudié l'entrée et le transit intracellulaire de l'Ad5/F35, vecteur chimérique portant les fibres de l'Ad sérotype 35 sur une capside de sérotype 5. Nous avons montré que la protéine fibre est déterminante dans l'internalisation et le trafic intracellulaire de ce vecteur. Le vecteur Ad5/F35 exprimant la fusion GFP-CFTR s'est révélé (i) être dépourvu de cytotoxicité, (ii) transduire efficacement les cellules épithéliales pulmonaires par voie apicale, et (iii) restaurer l'activité de canal à chlorure dans les cellules CFTR(-). Il constitue donc un vecteur de transfert du gène CFTR potentiellement utilisable en thérapie génique de la mucoviscidose. (2) Dans une seconde partie, nous avons exploré une stratégie alternative de transfert de la protéine CFTR par trogocytose. Nous avons fait l'hypothèse que le canal CFTR pouvait être véhiculé par des microvésicules ou microparticules membranaires (MP) émanant de la membrane cellulaire et libérées dans le milieu de culture. En utilisant un système d'expression stable de la protéine CFTR étiquetée par la protéine fluorescente GFP (GFP-CFTR) dans des cellules donneuses, nous avons pu démontrer que les MP sont capables de prendre en charge et délivrer la protéine GFP-CFTR à des cellules réceptrices, mais ce transfert n'est assuré que par une population réduite de MP (≤ 8 %), et la durée de vie du GFP-CFTR n'est que transitoire (≤ 24h). En fait, la majorité des MP transfèrent des molécules d'ARN messager ou polysomal GFP-CFTR. La protéine GFP-CFTR néosynthétisée à partir de ces ARNm est exprimée plus tardivement (> 48h) mais de façon prolongée (≥ 10 jours). La fonctionnalité du canal CFTR ainsi néosynthétisé est en cours d'évaluation. Les MP constituent donc un nouveau type de vecteurs de transfert non génique du CFTR qui pourraient être employés en thérapie de la mucoviscidose.

Les adénovirus sont le fil conducteur du travail présenté dans ce rapport. Une partie importante est dédiée à une particule " pseudo-virale " non pathogène appelée le dodécaèdre de l'Ad3. Plusieurs aspects sont abordés dans ce mémoire. Nous verrons tour à tour, des aspects de virologie fondamentale tels que les mécanismes d'entrée des virus dans les cellules, des aspects structuraux avec l'étude de ces complexes par cryomicroscopie ou encore des aspects d'applications biotechnologiques. L'adénovirus est un bon exemple montrant que les connaissances dérivant d'un organisme aussi petit dépassent largement le simple cadre de la particule mais viennent s'intégrer dans le contexte général du fonctionnement cellulaire. L'étude de ces particules hyperspécialisées dans l'attachement et la pénétration des cellules permet non seulement d'approfondir les connaissances mais ouvre également des perspectives biotechnologiques notamment dans le domaine de la vectorisation de molécules thérapeutiques.

L’adénovirus (AdV) est un virus non enveloppé à ADN double brin qui entre dans la cellule par endocytose. Dans l’endosome un désassemblage partiel de la capside permet la libération d’une protéine interne de la capside, la protéine VI (PVI). Cette protéine code une hélice amphipathique qui va permettre la rupture de l’endosome. Des travaux antérieurs du laboratoire ont montré que le transport des particules virales vers le noyau nécessite la présence du motif conservé PPxY dans la PVI qui permet le recrutement d’ubiquitines ligases de la famille des Nedd4 (telles que Nedd4.1 et Nedd4.2). Il a précédemment été montré que la rupture des membranes induite lors d’infections bactériennes activait l’autophagie afin d’éliminer le pathogène intracellulaire via une dégradation lysosomale. Nos résultats démontrent que l’AdV induit également l’autophagie lors de son entrée dans la cellule. L’utilisation de différents AdV mutants nous a permis de démontrer que la rupture de l’endosome était responsable de l’induction de l’autophagie. De plus nos résultats montrent que le virus sauvage est capable d’éviter sa dégradation en contrôlant l’autophagie grâce au recrutement de la ligase Nedd4.2 via le motif PPxY de la PVI. Au contraire, un virus mutant dépourvu du motif PPxY et donc incapable de recruter la Nedd4.2 est séquestré dans les vésicules autophagiques puis dégradé par la fusion de ces vésicules avec les lysosomes. Ainsi le motif PPxY constitue un déterminant moléculaire permettant au virus de contourner les défenses cellulaires antivirales. / Adenoviruses (AdV) are linear ds-DNA containing, non-enveloped viruses that enter cells by receptor-mediated endocytosis. Once in the endosome it occurs a partial disassembly of the capsid allowing the releases of the membrane lytic capsid protein VI, which encodes an N-terminal amphipathic helix responsible for the endosome rupture. Our previous work showed that transport to the nucleus requires a conserved PPxY motif in PVI, which recruits ubiquitin ligases of the Nedd4 family (e.g. Nedd4.1 and 4.2). Previous work has shown that membrane damage induced by invasive bacteria elicits selective cellular autophagy to eliminate the pathogen via lysosomal degradation. In our current work we show that Adv also induce autophagy upon entry. Using a set of mutant AdV’s attenuated at each step of the membrane penetration process we show that indeed the membrane damage induced by the virus is causative for autophagy induction. Moreover the data show that wildtype AdV limit the level of autophagy induction and evade autophagic degradation by using a Nedd4.2 dependent process. In contrast, mutant viruses mutated for its PPxY and that fail to recruit Nedd4.2 are subject to autophagic degradation. Our data suggest that the presence of the PPxY motif in the virus subverts the autophagic process and thus identify the PPxY motif as an integral part of the virus to undermine cellular antiviral mechanism.