Les virus appartenant à l’ordre des Mononegavirales possèdent une « large » protéine L, responsable du cycle réplication/transcription et de maturation des ARNs. Six domaines conservés portent les différentes activités de cette protéine dont le site catalytique d’une activité méthyltransférase (MTase) de la coiffe. La coiffe est une structure chimique constituée d’une guanosine méthylée en position N7 reliée à l’extrémité 5’ des ARNm par une liaison 5’-5’ triphosphate. Une seconde méthylation est également présente en position 2’O du ribose du premier nucléotide de l’extrémité 5’ de l’ARNm. Ces méthylations ont un rôle critique chez les virus car elles permettent la traduction efficace des ARNm mais permettent également aux ARNs viraux d’échapper à leur détection par l’immunité innée de l’hôte. Ainsi, la caractérisation de ce domaine chez le virus Ebola serait un point clé pour une meilleure compréhension de la réplication des filovirus et un pas vers l’élaboration d’une nouvelle stratégie thérapeutique. Nous avons donc produit le domaine MTase du virus Soudan (SUDV) afin de caractériser son activité. Il a été démontré que le domaine C-terminal de la protéine L joue un rôle dans le recrutement de l’ARN, crucial pour l’activité MTase. Nous avons pu identifier une activité A-2’O MTase interne originale. Le domaine MTase de SUDV est également capable de méthyler les positions N7 et 2’O de la coiffe mais une caractérisation plus approfondie est nécessaire. Enfin, nous avons identifié des molécules inhibant l’activité MTase des filovirus. Une analyse biochimique plus poussée permettra d’initier le développement d’une nouvelle stratégie antivirale contre le virus Ebola. / In the Mononegavirales order, viruses encode a large protein (L), which is responsible for replication/transcription and RNA modifications. This protein harbours six conserved domains accountable of these different activities. Among these domains, the conserved region VI (CRVI) has been predicted to support cap-methyltransferase (MTase) activity. The cap consists in a N7-methylated guanosine linked to the first nucleotide at the mRNA 5'-end by a 5'-5' triphosphate bond. This structure can also be methylated at the 2'O position of N1 ribose. These methylations play a critical role in virus life cycle as N7 methylation triggers efficient viral RNA translation and 2'O methylation hampers the detection of viral RNA by the host innate immunity. Thus, the characterization of this domain in Ebola virus is a key point to understand replication of mononegaviruses and design new antiviral strategies. We produced the MTase domain of Sudan ebolavirus (SUDV) to characterize its MTase activity. We demonstrated that the protruding C-terminal domain is essential for MTase activity as this domain is a key for the RNA recognition. Using synthetic short RNAs holding different cap structures, we discovered that SUDV MTase harbours an unconventional A-2’O MTase activity. Besides this, the MTase domain is able to methylate the cap structure at N7 and 2'O positions but further characterization would be necessary to fully understand the cap synthesis. Finally, we identified compounds limiting the Ebola virus MTase activity. Further biochemistry and compounds characterization results will thus pave the way towards the development of an innovative antiviral strategy.

Le traitement actuel de la grippe repose sur des antiviraux ciblant des protéines virales qui peuvent induire l'apparition de virus résistants. Pour limiter ce risque, des thérapeutiques alternatives sont développées qui ciblent des partenaires cellulaires indispensables au virus. Cette thèse s'inscrit dans cette recherche de nouveaux antiviraux ciblant des protéines cellulaires et dans l'étude des relations hôte-pathogène indispensable à leur mise au point. Nous proposons une méthode innovante pour l'identification d'antiviraux basée sur la signature transcriptionnelle cellulaire d'infection commune à 5 virus influenza de type A appartenant à des sous types différents (H1N1, H3N2, H5N1, H5N2 et H7N1). Huit molécules induisant un profil transcriptionnel inverse à celui de l'infection ont été sélectionnées dans la base de donnée Connectivity map et 7 molécules se sont révélées antivirales sur au moins un des virus testés in vitro. Cette étude est la première à montrer qu'une sélection basée sur le profil d'expression génique peut être utilisée pour identifier des antiviraux. Cette étude transcriptomique permet en outre de caractériser les réponses cellulaires spécifiques à différents sous-types viraux. Alors que le virus H1N1 modifie peu la transcription cellulaire, les virus H3N2, H5N1, H5N2 et H7N1 modulent l'expression de gènes impliqués dans les voies MAPK, NF-KB, IRF3 et p53. L'analyse de l'implication fonctionnelle des modifications spécifiques des voies de transduction cellulaire pourrait permettre de mieux comprendre la pathogenèse particulière de certaines souches virales / The current treatment of flu relies on antiviral drug targeting viral proteins that can induce the appearance of resistant virus. To limit this risk, alternative therapies are developed that target essential cellular partners of the virus. This thesis is part of this search for new therapeutic and of the study of host-pathogen interactions essential to their development. We proposed an innovative method for the identification of antiviral drugs based on the cell gene- expression profile associated with infection with five different influenza A virus strains belonging to different subtypes (H1N1, H3N2, H5N1, H5N2 and H7N1). Eight molecules inversing the infection signature were selected from the Connectivity Map database and 7 molecules inhibited viral growth on at least one of the viruses tested in vitro. This is the first study showing that gene expression- based screening can be used to identify antivirals. This transcriptomic study provides further characterization of strain specific cellular responses. While HlN1 virus changes slightly cellular transcription, H3N2, H5N1, H5N2 and H7N1 viruses modulate the expression of genes involved in MAPK, NF-kB, IRF3 and p53 pathways. Analysis of the functional involvement of specific modifications of cellular transduction pathways could help to better understand the pathogenesis of some particular viral strains

De nouveaux antiviraux à large spectre, agissant comme intercalant d'acides nucléiques, ont été identifiés par criblage virtuel et grâce à des cartes de l’espace chimique. La 1ère partie de la thèse présente le modèle QSPR pour la solubilité aqueuse des molécules organiques dans une grande gamme de températures. Ce modèle a été utilisé pour l'évaluation de la solubilité des composés antiviraux. Dans la 2ème partie de cette thèse, les filtres structuraux, les modèles QSAR et pharmacophores sont présentés. Leur utilisation pour cribler une base de données contenant plus de 3,2 M de composés est ensuite décrite. Cette étape a conduit à sélectionner 55 touches qui ont été synthétisées et testées expérimentalement. Parmi eux, deux composés ont révélé une activité élevée contre le Vaccinia virus et une faible toxicité. Dans la 3ème partie de la thèse, l'approche par Cartes Topographiques Génératives (GTM) a été utilisée pour construire des cartes 2D de l'espace chimique des composés antiviraux. Les structures chimiques et les données expérimentales des composés antiviraux, présents dans la base de données ChEMBL, ont été extraites de la base, examinées et annotées avec les principaux Genus des virus. Ce jeu de données a été utilisé pour construire des cartes sur lesquels tous les autres composés de la base de données ChEMBL ont été projetés. L'analyse de ces cartes révèle des motifs structuraux caractérisant des types particuliers d'antiviraux. / Virtual screening and cartography of chemical space approaches have been used for design of broad-spectrum antivirals acting as nucleic acids intercalators. The 1st part of thesis reports QSPR model for aqueous solubility of organic molecules within the wide temperature range. This model was later used for solubility assessment of antiviral compounds. In the second part of work, structural filters, QSAR and pharmacophore models were developed then used to screen a database containing some 3.2 M compounds. This resulted in 55 hits which were synthesized and experimentally tested. Two lead compounds displayed high activity against Vaccinia virus and low toxicity. In the 3d part of the thesis, Generative Topographic Mapping (GTM) approach was used to build 2D maps of chemical space of antiviral compounds. Experimental data on antiviral compounds were extracted from ChEMBL database, curated and annotated by major virus Genus. Selected dataset was used to build maps on which all other ChEMBL compounds were projected. Analysis of the maps revealed structural motifs characterizing particular types of antivirals.

Alphavirus et virus de l'hépatite E, appartiennent à l'alpha-like supergroupe de virus à ARN simple brin positif. Dans cette thèse, la caractérisation fonctionnelle de l'ARNm plafonnement enzyme et le domaine macro sont abordées, afin d'élucider leur rôle dans la réplication virale et de les évaluer en tant que cibles antivirales possibles.Les alphavirus possèdent un mécanisme unique de coiffe de l'ARNm viral impliquant la protéine non structurale nsP1. Nous présentons ici la caractérisation biochimique de nsP1d'alphavirus et son potentiel comme cible antivirale. Pour cela, différents tests enzymatiques ont été développés afin de mieux comprendre et de découpler les différentes étapes de la réaction catalysée par nsP1. Nous avons pu montrer pour la première fois chez les alphaviurs le guanylyltransfert de m7GMP sur l'extrémité 5'-diphosphate d'un ARN. Les techniques développées mises au point ont été mises à profit pour élucider le mode d'action d'une nouvelle classe d'antiviraux d'alphavirus.Le Macro domaine est un domaine protéique ancien et conservé et largement distribué dans tout le règne vivant. Nous déclarons que le domaine Macro de virus de l'hépatite E sert une protéine hydrolase ADP-ribose pour inverser la protéine ADP-ribosylation. L'abolition de l'activité diminue considérablement la réplication d'un réplicon sub-génomique du VHE. L'activité est également présente dans les macro domaines du SRAS-CoV et VEEV. Nos résultats montrent que les macro domaines viraux servent ADP-ribose protéine hydrolase et jouent un rôle important dans la réplication virale, peut-être grâce à la modulation de la réponse antivirale de l'hôte. / Alphavirus and Hepatitis E virus, belong to alpha-like supergroup of positive single stranded RNA viruses. In this thesis, the functional characterization of mRNA capping enzyme and Macro domain are addressed, in order to elucidate their role in the viral replication and to evaluate them as possible antiviral targets. Part I: Alphaviruses are known to possess a unique viral mRNA capping mechanism involving the viral non-structural protein nsP1. Here we report the biochemical characterization and antiviral investigation of alphavirus nsP1. Different enzymatic assays were developed to further understand and uncouple the different reaction steps catalyzed by nsP1. The final guanylyltransfer of m7GMP onto a 5'-diphosphate RNA oligonucleotide was observed for the first time in vitro with an alphavirus nsP1. Taking advantage of the developed techniques, the mode of action of a novel class of alphavirus antivirals, [1,2,3]triazolo[4,5-d]pyrimidin-7(6H)-ones, was deciphered. Part II: Macro domain is an ancient and highly evolutionarily conserved protein domain widely distributed throughout all kingdoms of life. Here, we report that the Macro domain from hepatitis E virus serves as an ADP-ribose protein hydrolase to reverse protein ADP-ribosylation. Abbrogation of this activity dramatically decreases replication of a HEV sub-genomic replicon. This activity is also present in Macro domains from SARS-CoV and VEEV virus. Collectively, our results show that viral Macro domains serve as ADP-ribose protein hydrolase and play important roles in viral replication, possibly through modulating the antiviral host response.

Les tests de laboratoire basés sur des techniques de biologie moléculaire sont des outils inestimables pour le suivi des patients, en particulier dans le cadre de l’infectiologie. Dans ce contexte clinique, ils peuvent permettre d’établir un diagnostic, un pronostic ainsi que de déterminer la stratégie thérapeutique antivirale la plus adaptée. Les virus hautement variables tel que le virus de l’immunodéficience humaine (VIH), de l’hépatite B (VHB) et de l’hépatite C (VHC) sont présents sous forme de quasi-espèces au sein de leur environnement réplicatif. Lorsque des pressions de sélection s’exercent telle que l’administration d’un antiviral, une redistribution des variants majoritaires est fréquemment observée en variants mutés pour mieux s’adapter à cet environnement. Nos travaux ont permis, dans ce contexte, de valider l’impact clinique des mutations majoritaires mais aussi minoritaires grâce à la mise en œuvre de plusieurs techniques de séquençage (pyroséquençage, séquençage à haut débit et PCR en allèle spécifique). Nous avons également validé l’utilisation d’un logiciel simple, fiable et utilisable en routine par le clinicien pour l’interprétation clinique de la masse de données générées par le séquençage à haut débit. Enfin dans le contexte du test diagnostique, nous avons cliniquement validé sur une cohorte de patients infectés par le VHB, l’utilisation du papier buvard (Dried Blood Spot) comme support de prélèvement alternatif non invasif de diagnostic, en particulier pour les populations n’ayant pas accès aux structures classiques de soins et pour les pays en voie de développement. / Molecular biology based assays are invaluable tools for the patients follow-up. They can help to establish the prognosis, guide for the treatment decisions and assess the virological response to therapy. Highly variable viruses like Human Immunodeficiency Virus (HIV), Hepatitis B Virus (HBV) and Hepatitis C virus (HCV) which have a quasispecies distribution. Selection pressure on viral replicative environment such as an antiviral drug treatment, generally lead to a redistribution of the viral quasispecies with an increasing of the best adapted viral mutant. Our work allowed in this context to validate the clinical impact of majority but also minority mutations through the implementation of several sequencing techniques (pyrosequencing, high-throughput sequencing and allele-specific PCR). We also validated the use of a simple, reliable and routinely software solution by clinician for clinical interpretation of the mass of data generated by high-throughput sequencing. Finally, in the context of the diagnostic testing, we clinically validated in a cohort of patients infected with HBV, use the Dried Blood Spot technique as a supporting noninvasive diagnostic alternative sampling, especially for populations that have no access to conventional health structures and developing countries.

Les flavivirus ayant un impact en médecine vétérinaire sont largement distribués dans le monde (à l’exemple de la fièvre West Nile (WNF) présente sur les cinq continents ou de l’Encéphalite japonaise (EJ) en Asie du Sud-Est) et sont responsables de maladies à dominante neurologique chez l’homme et/ou le cheval.La virémie étant généralement brève lors de ces infections virales, les méthodes de diagnostic utilisées sont essentiellement sérologiques. Or le chevauchement fréquent des aires de répartition des flavivirus complique le diagnostic sérologique. En effet, des réactions sérologiques croisées entre flavivirus sont observées lors de l’utilisation de méthodes de diagnostic usuelles telles que l’ELISA et l’immunofluorescence (IF). Les résultats sérologiques doivent donc être confirmés par la méthode fastidieuse de séroneutralisation (SNT) virale avec les différents flavivirus existants dans la région. De plus, le risque d’émergence sur un territoire donné de nouveaux flavivirus comme le virus Zika au Brésil ou en Amérique du Nord ne peut être exclu.Nous avons donc développé dans la première partie de ce travail une nouvelle stratégie de diagnostic sérologique multiplexe à l’aide de la méthode d’immuno-essai (MIA) sur billes. Sachant que la glycoprotéine d’enveloppe soluble (sE) des flavivirus est divisée en 3 domaines (D) structuraux, DI, DII et DIII et que les épitopes du DIII sont spécifiques de chaque flavivirus, des protéines EDIII recombinantes de différents flavivirus d’intérêt ont été synthétisées en système d’expression Drosophila S2 et leur antigénicité a été testée sur sérums équins et ovins. Nous avons obtenu des résultats très encourageants en démontrant que l’utilisation des EDIII associée avec la capacité de multiplexage de la méthode MIA apparaît comme une réponse adaptée au défi du diagnostic sérologique des infections à flavivirus.Nous avons en outre utilisé la même méthode de multiplexage mais avec des antigènes NS1 du WNV pour mettre en place un test DIVA (Differentiating Infected from Vaccinated Animals) permettant de différencier les chevaux infectés par le WNV des chevaux vaccinés avec un vaccin recombinant WNV.Un autre écueil en médecine vétérinaire est le traitement des affections à flavivirus. En effet l’arsenal thérapeutique est limité et le traitement est avant tout symptomatique. Nous avons dans la seconde partie de ce travail testé in vitro une molécule antivirale à large spectre, le sr1057 sur nos virus d’intérêt (WNV et JEV). Cette molécule qui provient d’une stratégie de criblage développée par l’Institut Pasteur a probablement pour cible la cellule de l’hôte car elle est capable d’inhiber des virus très différents, à génome à ARN de polarité positive ou négative et ADN.Les résultats que nous avons obtenus avec ce composé sont en demi-teinte pour les flavivirus testés avec une efficacité démontrée pour le JEV mais plus modeste pour le WNV. Ils n’excluent cependant pas une possible utilisation de cet antiviral en médecine vétérinaire équine car une activité inhibitrice in vitro sur les virus de l’Herpes équin de type I et de l’artérite virale a été confirmée par d’autres collaborateurs. / Flaviviruses with a major impact in veterinary medicine are widely distributed (e.g. West Nile fever (WNF) has spread across the five continents and Japanese Encephalitis (JE) is reported in South-East Asia) and are mainly responsible for neurological diseases in humans and/or horses.After flavivirus infection, viremia in mammal hosts is generally short and consequently indirect methods are mostly used to diagnose flavivirus infections. However, frequent spatial overlapping in their circulation areas renders the interpretation of serological assays difficult. Indeed, cross-reactions between flaviviruses are observed in rapid serological tests such as in ELISA and immunofluorescence assays (IFA). Serological assay results should thus be confirmed by the tedious comparative virus neutralization test (VNT) using a panel of viruses known to circulate in the area. Moreover, the risk of emergence of new flaviviruses such as reported recently with the Zika virus in Brazil or in North America should be considered when studying flavivirus epidemiology.In the first section, a new strategy aiming at improving the serological diagnosis of flavivirus infections was developed using the multiplexing capacity of microsphere immunoassays (MIA). The flavivirus soluble envelope (sE) glycoprotein ectodomain is composed of three domains (D), e.g. DI, DII and DIII, with EDIII containing virus-specific epitopes. Recombinant EDIIIs of different flaviviruses were synthesized in the Drosophila S2 expression system. The microspheres coupled with rEDIIIs were assayed with equine and ovine sera from natural and experimental flavivirus infections or non-immune samples. Very encouraging results have been obtained and this innovative multiplex immunoassay based on flavivirus rEDIIIs appears to be a powerful alternative to ELISAs and VNTs for veterinary diagnosis of flavivirus-related diseases.MIA with WNV nonstructural 1 protein were also implemented to differentiate Infected from Vaccinated Animals (DIVA). Such a DIVA approach was only successful when horses had been immunized with a recombinant canarypox vaccine, while horses receiving inactivated WNV vaccine developed immune responses close to the ones induced after natural infection.Another pitfall in veterinary medicine is the lack of therapeutics for viral diseases and specifically for flaviviruses. The therapeutic arsenal is indeed rather limited and animals are generally administered supportive treatments only. In the second part, the results of the in vitro testing of a broad spectrum antiviral named sr1057 on WNV and JEV replication are presented. This chemical, identified from a unique screening strategy developed by Pasteur Institute, is probably targeting the host cell and was found to inhibit the replication of varied RNA and DNA viruses belonging to different virus families. The sr1057 compound was not as efficient at inhibiting the replication of flaviviruses as for other RNA+ viruses, with a modest antiviral effect demonstrated for WNV and a higher efficacy on JEV. This antiviral presents however potentials for applications in equine veterinary medicine because it efficiently inhibited equine herpes virus-1 and equine arteritis virus in vitro, as clearly shown by other collaborators.

La sécurité des vaccins est évaluée par le biais du système de surveillance passive des manifestations cliniques indésirables (MCI). À cause du très grand nombre de personnes vaccinées lors des campagnes massives de vaccination contre l'influenza, si un effet secondaire modérément fréquent (ex. 1/1 000 vaccinés) survenait, le délai avant que la surveillance passive ait détecté un problème serait suffisamment long pour que des millions de personnes aient été vaccinés et que des milliers aient souffert de cet effet secondaire. Lors de la vaccination de masse contre l'influenza pandémique H1N1 en 2009, un projet pilote de surveillance électronique active de la sécurité du vaccin contre l'influenza pandémique chez plusieurs milliers de travailleurs de la santé a été mis sur pied. Cette surveillance visait à évaluer très rapidement la fréquence des problèmes de santé suffisamment sévères pour causer de l'absentéisme au travail ou une consultation médicale. La présente étude a évalué la qualité de cette surveillance par le biais de ses attributs comme définis dans le cadre de référence des Centers for Disease Control and Prevention (CDC) pour l'évaluation des systèmes de surveillance. Une méthodologie mixte (analyse quantitative et qualitative) a été utilisée. Les résultats montrent que la simplicité, la flexibilité, l'acceptabilité et la valeur prédictive positive (VPP) étaient des attributs plutôt acquis par le système de surveillance, mais que des déficiences étaient présentes dans le contrôle de la qualité des données, la sensibilité, la représentativité et la réactivité. Des recommandations ont été émises pour améliorer ce système, qui pourraient servir dans le cas d'une nouvelle pandémie ou s'intégrer au processus formel de surveillance de la vaccination saisonnière contre l'influenza.

Le métapneumovirus humain (hMPV) est un virus responsable d’infections aiguës des voies respiratoires telles que des bronchiolites, des bronchites ou des pneumonies, principalement chez les populations à risques que sont les jeunes enfants de moins de 5ans, ainsi que les personnes âgées ou immunodéprimées. Découvert en 2001, ce virus et sa pathogénèse ne restent encore aujourd’hui que partiellement caractérisés. De ce fait et malgré les besoins, il n’y a aucun vaccin ou traitement thérapeutique spécifique et efficace contre le HMPV disponible sur le marché. Dans ce contexte, mon projet de thèse s’est articulé autour de deux axes principaux: (i) L’étude de la protéine de fusion F du virus hMPV, protéine majeure antigénique de surface et responsable de l’entrée du virus dans la cellule cible. Elle a pour particularité d’induire de manière autonome la fusion membranaire in vitro et d’être associée à des effets cytopathiques variable selon les souches virales. De par son rôle clé pour le virus hMPV, la protéine F a déjà fait l’objet de plusieurs études structurales et fonctionnelles mais les déterminants de cette activité fusogénique ne sont pas encore entièrement caractérisés. Nous nous sommes donc intéressés à l’identification de déterminants du phénotype viral hyperfusogénique, localisés dans les domaines heptad repeats de la protéine F du hMPV. (ii) L’atténuation de deux souches virales cliniques (CAN98-75 et C-85473) par délétion de gènes accessoires dans le but de développer des candidats vaccinaux adaptés aux enfants en bas âge. Différents virus ont été générés par génétique inverse et les délétions des gènes accessoires SH et G dans les deux fonds génétiques viraux ont été étudiées pour leur impact sur l’infectivité, la réplication et la pathogénèse virale in vitro et in vivo ainsi que leur contribution pour le développement de virus atténués candidats vaccinaux. / Human metapneumovirus (hMPV) is a major pathogen responsible of acute respiratory tract infections, such as bronchiolitis or pneumonia, affecting especially infants, under five years old, elderly individuals and immunocompromised adults. Identified since2001, this virus and its pathogenes is still remain largely unknown and no licensed vaccines or specific antivirals against hMPV are currently available. In this context, my research project was built over two main subjects: (i) The study of the fusion F glycoprotein which is the major antigenic protein of hMPV and is responsible of viral entry into host cell. By its crucial role for the virus, the F protein has already been characterized in several structural and/or functional studies. Thus, it has been described that the hMPV F protein induces membrane fusion autonomously, resulting in variable cytopathic effects in vitro, in a strain-dependent manner. However, as the determinants of the hMPV fusogenic activity are not well characterized yet, we focused on identification of some of these, located in heptad repeats domains of the protein. (ii) The evaluation of hMPV SH and G gene deletion for viral attenuation. Live-attenuated hMPV vaccine candidates for infants’ immunization has been constructed thank to this deletion approach at the beginning of hMPV vaccine development efforts. Despite encouraging results, these candidates have not been further characterized and the importance of the viral background has not been evaluated.

Les virus influenza comptent parmi les agents pathogènes les plus importants à l'origine d'infections respiratoires graves. Les antiviraux jouent un rôle important dans les infections grippales sévères. Cependant, un usage monothérapeutique de l'oseltamivir (OS), un inhibiteur de la neuraminidase (INA), chez les personnes immunosupprimées (IS) favorise l'émergence fréquente de résistance à ce médicament, ce qui entraîne une mortalité importante chez les individus IS. En revanche, les inhibiteurs du complexe polymérase (baloxavir marboxil (BXM) et/favipiravir (FA)) n'ont pas été bien étudiés en tant que traitement chez les hôtes IS. Par conséquent, une nouvelle stratégie thérapeutique permettant d'éradiquer rapidement les virus influenza chez les patients IS est nécessaire. La combinaison d'antiviraux ciblant différentes étapes du cycle de vie viral peut augmenter l'efficacité antivirale et réduire la fréquence de la résistance aux médicaments par rapport à la monothérapie. Nous avons, dans un premier temps, adapté une souche contemporaine A/Switzerland/9715293/2013 (H3N2) chez des souris C57BL/6 après 15 passages. La caractérisation moléculaire du variant adapté a démontré que la combinaison des mutations dans les gènes PA (K615E) et HA (N122D, N144E, N246K et A304T) constituent des marqueurs important de virulence dans ce modèle. Dans un second temps, nous avons évalué l'efficacité de la combinaison d'OS avec des inhibiteurs de polymérase (BXM et/ou FA) contre le virus influenza A/H3N2 chez des souris pharmacologiquement IS. Nous avons trouvé que les approches de monothérapies avec l'OS ou le FA ont seulement retardé la mortalité, alors qu'un effet synergique sur la survie (80 % de survie) et une réduction des titres viraux pulmonaires ont été observés dans le groupe de la thérapie combinée (OS/FA) comparativement à l'OS. Le BXM simple ou en combinaison avec l'OS et/ou FA a engendré une protection complète (100 % de survie) et une réduction significative des titres viraux pulmonaires. Nous avons également observé que les traitements monothérapeutiques avec l'OS et le BXM ont induit les mutations E119V dans et I38T dans les gènes de la neuraminidase et de la polymérase acide (PA), respectivement, alors que les combinaisons n'ont pas induit de mutation de résistance. Mon projet de thèse démontre que le régime thérapeutique à doses multiples du BXM seul offrait des avantages supérieurs à ceux des monothérapies à base d'OS et de FA contre les virus A/H3N2. De plus, nous avons confirmé le potentiel de la thérapie combinée pour réduire le risque d'émergence de la résistance au sein des populations IS. Le BXM, approuvé en octobre 2018 par la FDA, est un antiviral ciblant la PA des virus influenza. La substitution I38T dans la PA est le marqueur moléculaire de résistance au baloxavir le plus répandu chez les virus de la grippe saisonnière. Le risque pour la santé publique posé par les variants présentant une sensibilité réduite au baloxavir dépend de leur capacité à se répliquer et à se transmettre dans la communauté par rapport aux virus sensibles. Nos objectifs étaient d'étudier : (1) L'impact de la mutation PA/I38T sur la capacité réplicative et la virulence des virus A/Québec/144147/09 (H1N1) et A/Switzerland/9715293/2013 (H3N2) in vitro et in vivo. (2) Le potentiel de transmission par contact direct des virus A/H3N2 de type sauvage (PA/I38) et mutant (PA/I38T) dans un modèle de cochon d'inde afin de prédire la transmissibilité dans la communauté. Nous avons trouvé que la substitution PA/I38T ne modifiait pas la capacité de réplication in vitro dans les cellules ST6GalI-MDCK et A549 dans les deux backgrounds génétiques. Chez les souris, les virus A/H1N1pdm09 et A/H3N2 recombinants portant la mutation PA/I38T ont induit des titres viraux pulmonaires et des pertes de poids comparables au virus sauvage. La substitution PA/I38T-H3N2 a également induit des titres comparables à ceux des virus sauvages dans les lavages naseaux des cochons d'inde et les deux virus se sont transmis de manière équivalente par contact direct. Nous avons trouvé une légère dominance du génotype sauvage (I38) par rapport au génotype mutant (38T) chez des cochons d'inde co-infectés par des mélanges de virus de type sauvage et mutant. Cependant, chez les souris, le génotype mutant a plutôt dominé le génotype sauvage. Collectivement, les virus influenza A contemporains portant la mutation PA/I38T peuvent conserver un niveau significatif de fitness viral, ce qui justifie la surveillance de leur dissémination. / Influenza viruses are among the most important pathogens causing severe respiratory diseases. Antiviral agents are recommended for treatment of severe influenza infections. Virus clearance is usually delayed among high-risk populations, including immunosuppressed (IS) patients. To inhibit virus replication in these individuals, the prolonged use of Oseltamivir (OS), a NA inhibitor (NAI), is required, which frequently leads to the emergence of drug-resistant viruses. In contrast, polymerase inhibitors (baloxavir marboxil (BXM) and favipiravir (FA)) have not been well studied as treatment in IS individuals. Therefore, a new therapeutic strategy to rapidly eradicate influenza viruses in IS patients is needed. Combination therapy with compounds targeting multiple steps in the viral life cycle may improve treatment outcomes and prevent the emergence of resistance. First, we generated a mouse-adapted A/H3N2 virus (A/Switzerland/9715293/2013 (H3N2) by 15 serial passages of mouse lungs. Molecular characterization of the adapted variant demonstrated that the combination of PA (K615E) and HA (N122D, N144E, N246K and A304T) mutations were critical markers of virulence in this model. In a second step, we evaluated the efficacy of OS and polymerase inhibitors (BXM and/or FA) combinations against influenza virus A/H3N2 infections in pharmacologically IS mice. We found that all untreated animals died. OS and FA monotherapies only delayed mortality, while we observed a synergistic improvement on survival (80 %) and lungs viral titers reduction in the OS/FA group compared to OS. BXM alone or in double/triple combination provided a complete protection and significantly reduced lungs viral titers. OS and BXM monotherapies induced the NA/E119V and PA/I38T substitutions, respectively, while we did not detect mutation with combinations. Our study confirms that the multiple dose regimen of BXM alone provided superior benefits compared to OS and FA monotherapies and suggests the potential for drug combinations to reduce the incidence of resistance. BXM, licensed in 2018 by the FDA, is an antiviral targeting the highly conserved cap-dependent endonuclease region of the PA gene. The PA/I38T substitution is the most common molecular marker of BXM resistance in seasonal influenza viruses. The public health risk posed by viruses with reduced susceptibility to BXM depends on their potential capacity to replicate and transmit in the community compared to susceptible viruses. We have two principal objectives: (1) To evaluate the impact of the PA/I38T substitution on the replicative capacity and virulence of A/Quebec/144147/09 (H1N1) and A/Switzerland/9715293/2013 (H3N2) viruses in vitro and in vivo. (2) To evaluate direct contact transmission of wild-type (PA/I38) and mutant (PA/I38T) A/H3N2 viruses in a guinea pig model to predict transmission in the community. We found that the PA/I38T substitution did not alter the in vitro replication capacity in ST6GalI-MDCK and A549 cells in both genetic backgrounds (A/H1N1pdm09 and A/H3N2). In mice, recombinant A/H1N1pdm09 and A/H3N2 viruses carrying the PA/I38T substitution induced viral titers and weight losses comparable to wild-type virus. The PA/I38T-H3N2 substitution also induced titers comparable to wild-type viruses in guinea pig nasal wash samples and both viruses were transmitted equivalently by direct contact. We found a slight dominance of the wild type (I38) over the mutant (38T) genotype in guinea pigs co-infected with mixtures of wild type and mutant viruses. However, in mice, the mutant genotype rather dominated the wild type virus. Collectively, contemporary influenza A viruses carrying the PA/I38T mutation may retain a significant level of viral fitness, warranting their monitoring in the community.

Les analogues synthétiques des nucléosides naturels constituant des acides nucléiques occupent une place importante dans le domaine du médicament comme principes actifs antiviraux ou anticancéreux. Ces nucléosides agissent comme « prodrogues » en perturbant la biosynthèse des acides nucléiques viraux ou des cellules cancéreuses après phosphorylation. Dans la recherche de nouveaux médicaments antiviraux, nous avons cherché à synthétiser de nouveaux analogues des nucléosides naturels, les 2-désoxy-adénosine et -guanosine, et de l’aciclovir et de ses dérivés (vanciclovir, ganciclovir…) qui sont très utilisés dans le traitement de l’Herpès. Des premiers travaux en série adénine et guanine, n’ont pas permis d’obtenir les dérivés cycliques recherchés dans lesquels la base et la chaîne latérale introduite en position 9 de la base sont liés par un atome d’oxygène se trouvant en position 8 pour former un nouveau cycle. Quatre analogues cycliques en série guanine ont été synthétisés dans lesquels la base et la chaîne latérale en position 8 sont liés soit par un hétéroatome (préparés par réaction de substitution nucléophile), soit par une liaison carbone-carbone (préparés par réaction radicalaire) et sont en cours d’évaluation antivirale. / The synthetic analogues of the natural 2’-deoxyribonucleosides, linked by phosphodiester groups in nucleic acids, constitute major classes of antiviral and anticancer drugs. Such nucleosides act as “prodrugs” disturbing the biosynthesis of nucleic acids after phosphorylation. Searching for new antiviral drugs, the aim of this work was the synthesis of new modified nucleosides analogues of 2’-deoxyadenosine and -guanosine also analogues of aciclovir and its derivatives (vanciclovir, ganciclovir…) widely used for Herpes treatment. In the first works in adenine and guanine series, the cyclic analogues in which the base and a side chain introduced at position 9 of the base are linked at position 8 by an oxygen atom could not be obtained. Four cyclic analogues in the guanine series were prepared in which the base and the 9-side chain are linked at position 8 are either linked by a heteroatom (synthesized by nucleophilic substitution) or by a carbon-carbon bond (synthesized by free radical reaction). The evaluation of the antiviral activity of these compounds is underway.