Chez les insectes, la voie des petits ARNs interférants (siARN) joue un rôle majeur dans la réponse antivirale. Ces dernières années, il a été montré que les petits ARNs interagissant avec les protéines PIWI (piARNs) sont impliqués dans la défense des moustiques face aux infections arbovirales. Le but de mon travail de thèse fut de caractériser l'implication de la voie des piARNs dans la réponse antivirale de la Drosophila melanogaster, utilisée ici comme un organisme modèle. Dans un premier temps, j’ai demontré qu’à la suite d’une infection virale, la survie et le titre viral chez les drosophiles mutées pour les protéines Piwi, Aubergine, Argonaute-3 et Zucchini, ne présente aucune différence avec les données observées pour les drosophiles sauvages. Ensuite, via l’utilisation de virus provoquant une infection aigue, persistante ou se transmettant de manière verticale par les cellules germinales, j’ai montré l’absence de production de piARNs viraux durant l’infection chez les drosophiles adultes. Finalement, l’utilisation de mes données de séquencage m’a permis d’observer la production de piARNs dérivant d’un gène codant une protéine impliquée dans la réponse antivirale. Suggérant ainsi un rôle hypothétique des piARNs dans la régulation de l’immunité de l’hôte durant l’infection virale.Mes travaux visent à améliorer la compréhension de la réponse immunitaire antivirale chez l’insecte. Je montre que la fonction antivirale de la voie des piARN dépend plus de la biologie de l’hôte et du virus que de la réponse antivirale en elle-même. / In insects, the small interfering RNA (siRNA) pathway is the major antiviral response. In recent years, the piwi-interacting RNA (piRNA) pathway has been also implicated in antiviral defense in mosquitoes infected with arboviruses. The aim of my thesis was to characterize the involvement of the piRNA pathway in antiviral defense in Drosophila melanogaster. I first showed that following virus infection, the survival and viral titers of Piwi, Aubergine, Argonaute-3, and Zucchini mutant flies were similar to those of wild type flies. Then, by studying an array of viruses that infect the fruit fly acutely or persistently or are vertically transmitted through the germ line, I showed that no viral piRNAs are produced during infection in adult Drosophila melanogaster. Finally, using the next generation sequencing data generated during viral infections, I showed the presence of piRNAs derived from protein coding gene and suggested their potential role in regulating the immune status of the host during viral infection.This work improves the current understanding of the antiviral response in insects. It shows that, in contrast to what was observed in mosquitoes, the piRNA pathway is not directly implicated in antiviral defence in adult Drosphila melanogaster and that viral piRNAs production depends on the biology of the host–virus combination rather than being part of a general antiviral process.

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La drosophile est un excellent modèle pour l’étude des mécanismes moléculaires de l’immunité innée, y compris les virus. Elle a permis la caractérisation de mécanismes de défense immunitaire conservés au cours de l’évolution, tel que les voies Toll et IMD qui régulent l’expression des peptides antimicrobiens induits en réponse aux infections fongiques et bactériennes. Deux types de réponse sont impliqués dans le contrôle des infections virales chez la drosophile : une réponse inductible et l’ARN interférence. Nous avons montré que l’ARN interférence est un mécanisme global de défense antivirale puisqu’il contrôle l’infection par un virus à ADN, en plus des virus à ARN tel que le virus C de la drosophile (DCV). Le virus DCV, apparenté aux Picornaviridae, est un pathogène naturel de la drosophile. Nous avons également observé que la résistance de mouches contrôles à l’infection par le virus DCV est dépendante du fond génétique. Elle est d’ailleurs corrélée à des polymorphismes présents dans un gène porté par le chromosome III : le gène pastrel. Nos expériences de perte et gain de fonction indiquent que ce gène code pour un facteur de restriction viral, bloquant l’infection par le virus DCV mais aussi par le virus de la paralysie du cricket (CrPV). Cette restriction apparait dans les premières heures après infection. La région C-terminale de la protéine Pastrel est nécessaire à son activité antivirale ainsi qu’à sa localisation dans les cellules. La protéine Pastrel co-localise avec le Rouge de Nil, un marqueur des gouttelettes lipidiques. Ainsi, nos résultats suggèrent un lien entre le métabolisme lipidique et le blocage d’une infection virale chez la drosophile. / Since the discovery of the evolutionarily conserved TOLL and IMD pathways, involved in antifungal and antibacterial immune responses, the fruit fly Drosophila melanogaster is used as a model to study the molecular mechanisms of innate immunity. To defend against viral pathogens, Drosophila relies on two main facets: the RNA interference (RNAi) pathway and virus specific inducible responses. We show that the RNAi pathway plays a role in the control of a DNA virus, in addition to RNA viruses. We also observe that the fly genetic background can modulate the resistance to infection by Drosophila C virus (DCV), a natural pathogen of Drosophila. This resistance to DCV infection is correlated with polymorphisms in a gene named pastrel,localized on the left arm of the third chromosome. Our loss- and gain-of-function experiments indicate that pastrel encodes a molecule opposing infection by picorna-like viruses DCV and also Cricket Paralysis virus (CrPV), raising the question of the mechanism involved. This restriction appears early after infection. The Cterminal region of Pastrel protein is important for its antiviral activity and its localization in vesicular structures co-localizing with Nile Red staining, a marker for lipid droplets. Altogether, our data suggest a connection between lipid droplets and restriction of viral infection in Drosophila, as already described in mammals between the restriction factor Viperin, present on lipid droplets, and the replication of the human pathogen Hepatitis C Virus.

Les interférons (IFN) constituent une famille de cytokines aux propriétés antiprolifératives et antivirales. Ils activent, via la voie Jak/STAT, des gènes spécifiques dont les produits sont les médiateurs des effets biologiques des IFN. C’est le cas de PML (Promyelocytic leukemia), appelée aussi TRIM19, qui joue un rôle central dans la défense antivirale. PML appartenant à la famille des protéines Tripartite Motif (TRIM), caractérisée par la présence en N-terminal d’un motif RBCC, constitué d’un domaine RING, d’une ou de deux boites B et d’un domaine coiled-coil. PML a été identifiée dans la leucémie aiguë promyélocytaire, une pathologie causée par la translocation chromosomique t(15 ;17) qui fusionne les gènes PML et RARA, aboutissant à la synthèse d'une protéine chimère PML-RARA. Le trioxyde d'arsenic (As2O3) cible la portion PML de la protéine oncogénique, entraînant sa dégradation et la rémission complète des patients. Dans les cellules saines, les transcrits PML issus d’un gène unique génèrent par épissage alternatif 7 isoformes principales de PML, dont six sont nucléaires (PMLI à PMLVI) et une cytoplasmique (PMLVIIb). Toutes possèdent la même extrémité N-terminale mais diffèrent au niveau de leur extrémité C-terminale, conférant à chaque isoforme des fonctions spécifiques.PML est l’organisatrice d’une structure multi-protéique appelée corps nucléaires (CN), impliquée dans divers processus cellulaires tels que l’apoptose, la dégradation des protéines ou encore la défense antivirale.PML est modifiée par SUMO de façon covalente au niveau de trois sites lysines (K65, K160, K490) et de façon non covalente, via son domaine SIM (pour « SUMO Interacting Motif »). Ces modifications sont requises pour la formation de CN fonctionnels et le recrutement de protéines partenaires au sein de ceux-ci. Le but de ma thèse a été d’étudier le rôle différentiel des différentes isoformes de PML en réponse à l’As2O3 et suite à l’infection virale. Nous avons montré que le SIM de PML est nécessaire à sa dégradation en réponse à l'As2O3. Ce motif est présent dans toutes les isoformes de PML, hormis l’isoforme nucléaire PMLVI et l’isoforme cytoplasmique PMLVIIb. Le SIM de PML n’est pas requis pour sa SUMOylation et son interaction avec RNF4 (une E3 ubiquitine ligase responsable de la dégradation de PML via le protéasome). En revanche, ce motif est requis pour l’ubiquitination de PML, le recrutement des composants du protéasome et sa dégradation en réponse à l’As2O3. Concernant les propriétés antivirales de PML, l’étude que nous avons menée avec toutes les isoformes de PML a permis de montrer que seules PMLIII et PMLIV confèrent une résistance au Virus de la Stomatite Vésiculaire (VSV). L’effet antiviral de PMLIII n'est observé qu'à faible multiplicité d’infection (MOI) et est indépendant de la production d’IFN. Par contre, PMLIV exerce une puissante activité anti-VSV, y compris à forte MOI et s'exerce selon deux mécanismes distincts : (i) PMLIV inhibe la réplication du VSV par un mécanisme précoce indépendant de l’IFN, (ii) PMLIV augmente tardivement la production d’IFN-β via une plus forte activation d’IRF3 qui est due à la séquestration spécifique de Pin1 au sein des CN par PMLIV. Ces deux processus nécessitent la SUMOylation de PMLIV. Ces résultats montrent que PMLIV exerce une activité antivirale intrinsèque et est impliquée dans l’immunité innée en régulant positivement la voie de transduction conduisant à la synthèse d’IFN-β. / Interferons (IFNs) are a family of cytokines with antiproliferative and antiviral properties.They activate, via the Jak/Stat pathway, specific genes whose products are the mediators of the biological effects of IFNs. This is the case of PML (Promyelocytic leukemia), also known as TRIM19, which plays a central role in antiviral defense.PML belongs to the Tripartite Motif (TRIM) protein family, characterized by the presence of an N- terminal RBCC pattern, consisting of a RING domain, one or two B-boxes and a coiled-coil domain. PML was identified in acute promyelocytic leukemia, a disease caused by the chromosomal translocation t(15 ;17), which fuses the PML and RARA genes, leading to the synthesis of a chimeric protein PML-RARA . Arsenic trioxide (As2O3) targets the PML moiety of the oncogenic protein, resulting in its degradation and in the complete remission of patients.In healthy cells, PML transcripts derived from a single gene generate seven major isoforms of PML by alternative splicing, including six nuclear (PMLI to PMLVI) and one cytoplasmic (PMLVIIb). All share the same N-terminus but differ at their C-terminus, giving each isoform specific functions.PML is the organizer of a multi-protein structure called nuclear bodies (NBs) that are involved in various cellular processes such as apoptosis, protein degradation or antiviral defense.PML is covalently modified by SUMO at three lysine residues (K65, K160, K490) but also non-covalently via its SIM domain (for « SUMO Interacting Motif »). These modifications are required for the formation of functional NBs and the recruitment of partner proteins within them.The aim of my thesis was to study the differential role of the different PML isoforms in response to As2O3 and during viral infection.We have shown that the SIM PML SIM is necessary for its degradation in response to As2O3. This motif is present in all PML isoforms, except the nuclear PMLVI and the cytoplasmic PMLVIIb isoforms. The SIM of PML is not required for its SUMOylation and its interaction with RNF4 (the E3 ubiquitin ligase responsible for PML proteasome-dependent degradation). However, this motif is required for the ubiquitination of PML, the recruitment of proteasome components and the degradation of PML in response to As2O3.Concerning the antiviral properties of PML, the study that we conducted with all PML isoforms allowed us to show that only PMLIII and PMLIV confer resistance to Vesicular Stomatitis Virus (VSV). Whereas the antiviral activity of PMLIII is only observed at low multiplicity of infection (MOI) and is independent of IFN production, PMLIV has a potent anti-VSV activity, including at high MOI, which is mediated through two distinct mechanisms: (i) PMLIV inhibits the replication of VSV by an early and IFN-independent mechanism, (ii) PMLIV later increases the production of IFN-β via a stronger activation of IRF3, which is due to the specific sequestration of Pin1 by PMLIV within NBs. Both processes require the PMLIV SUMOylation. These results show that PMLIV has an intrinsic antiviral activity and is also involved in innate immunity by positively regulating the transduction pathway leading to IFN-β synthesis.