Dans le contexte de la menace pandémique liée au virus influenza A(H5N1), un projet «GRIPPE AVIAIRE ET GRIPPE PANDÉMIQUE » a émergé au sein de LyonBioPôle avec comme objectif le développement d’outils de caractérisation des virus influenza pour la production de vaccins. Pour étudier le réassortiment génétique entre virus influenza, nous avons développé 3 systèmes de génétique inverse : virus humain A(H3N2) et aviaires A(H5N2) et A(H5N1) et produit des virus réassortants de composition déterminée. Leurs capacités réplicatives ont été évaluées par cinétiques de croissance virale sur MDCK avec quantification de la production virale par qRT-PCR temps réel. L’émergence du virus influenza A(H1N1)2009 pose deux questions sur l’acquisition par réassortiment génétique, d’une résistance à l’oseltamivir d’une part ou de facteurs de virulence d’autre part. Nous avons donc développé un protocole de co-infection virale de cellules MDCK pour étudier les constellations de gènes des réassortants entre différents virus: A(H1N1)2009-A(H1N1) H275Y et A(H1N1)2009-A(H5N1). Nous montrons par deux approches différentes, génétique inverse et co-infections virales, que le réassortiment génétique entre souches aviaires et humaines et surtout aviaires et porcines est possible, en privilégiant certaines constellations. Nous rapportons que le virus pandémique peut acquérir la NA H275Y des virus A(H1N1) Brisbane-like résistants à l’oseltamivir sans que ses capacités de réplication ne soient altérées. De même nous montrons que son réassortiment avec un virus hautement pathogène A(H5N1) est possible. Ces observations renforcent la nécessité de promouvoir la vaccination afin de limiter les risques de co-infection virale chez un même individu. / In the context of A(H5N1) pandemics threat, an « avian flu and flu pandemics » project was proposed by LyonBioPole to develop influenza viruses characterization tools for vaccine production. To study genetic reassortment between influenza viruses, 3 reverse genetic systems of A(H3N2) human virus and A(H5N2) and A(H5N1) avian viruses were developed and reassortant viruses were produced. Their replicative capacities were evaluated using growth kinetics on MDCK cells with viral production quantification by real-time qRT-PCR. The A(H1N1)2009 emergence raises two questions about the acquisition by genetic reassortment of oseltamivir resistance and/or pathogenicity determinants. A co-infection protocol on MDCK cells was developed to study gene constellations of reassortant viruses like A(H1N1)2009-A(H1N1) H275Y and A(H1N1)2009-A(H5N1). We report here that genetic reassortment is possible between avian, human and swine strains using reverse genetic and viral co-infection and that some specific constellations emerged. We also report, that pandemic A(H1N1)2009 can acquire the H275Y mutated NA from seasonal oseltamivir resistant A(H1N1) viruses without any modifications on replicative capacities. This genetic reassortment is also possible with A(H5N1) viruses. These observations strenght the importance of vaccination against all these influenza strains to reduce the risk of one-individual viral co-infection.

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 / The Flu is a frequent viral infectious disease caused by the Influenza viruses. Their genomes are composed by eight negative single-stranded RNA organised as vRNPs. During the viral cycle, the terminal non-coding and coding regions of viral genome have been shown to be crucial for the selective incorporation of a complete set of the eight vRNPs into influenza viral particles. Band shift assay and electron tomography allowed us to show that all gene segments interact together by RNA/RNA interactions involving their packaging region. Our results suggest that the eight genomic vRNAs are selected and packaged as an organized supramolecular complex held together between identified packaging regions into neosynthesized virions. Due to genome segmented nature, genetic reassortment can occur during co-infection. In order to identify molecular mechanisms responsible for the observed restriction during the genetic reassortment, we have developed a new competitive reverse genetic strategy allowing us to evaluate the genetic reassortment between H3N2 and H5N2 viruses. Our results suggest that mechanism controlling the packaging should regulate genetic reassortment. We have shown that the modulation of RNA/RNA interaction between HA and M gene segment have allowed us to increase HA H5 gene segment incorporation rate into a viral human genetic background, prerequisite for pandemic virus emergency

Le génome des virus influenza de type A est composé de huit segments de gènes (ARNv) de polarité négative retrouvés sous la forme de complexes ribonucléiques (RNPv). L'incorporation sélective des huit RNPv dans les particules virales néosynthétisées se fait par un mécanisme moléculaire qui fait intervenir des signaux d'encapsidation dites « région de packaging ». Nous avons montré que les segments de gènes interagissaient entre eux via des interactions de type ARN/ARN permettant la formation d'un réseau d'interactions. Nous avons de plus montré que les régions de packaging décrites dans la littérature semblent héberger les régions impliquées dans la mise en place du réseau d'interactions. Cette étude a été réalisée pour le virus humain H3N2 et le virus aviaire H5N2. Le mécanisme d'incorporation sélective des segments de gènes semble également réguler le réassortiment génétique, processus génétique responsable de l'émergence de virus réassortants. Nous avons montré qu'une restriction génomique impliquant les régions de packaging semble être responsable du taux de réassortiment génétique faible observé in-vitro et in-vivo. La modulation du réseau d'interactions ARN/ARN semble être nécessaire pour l'incorporation de segments aviaire dans le fond génétique du virus humain. Pour finir, nous avons montré que la composition génomique des virus réassortants vaccinaux joue un rôle central dans la réplication virale et dans la production des antigènes vaccinaux. Par une stratégie de cryo-microscopie, nous avons montré que la protéine PB1 joue un rôle central dans l'optimisation de la production des antigènes de surface / The genome of the influenza A virus (IAV) comprises eight single-stranded negativesense RNA segments (vRNAs). All eight vRNAs are selectively packaged into each progeny virion via packaging signal sequences that are located at both ends of the vRNAs. How these signals ensure packaging of all eight vRNAs remains unclear. It was hypothesized that selective packaging might be driven by direct interactions between vRNAs. Combination of biochemical and reverse genetic approaches allowed us to identify short nucleotide regions on vRNAs interacting with each other in vitro. Here, we demonstrated the importance of these interactions in the packaging process of the human H3N2 and avian H5N2 viral genomes. Furthermore, our results suggest that the packaging process could regulate genetic reassortment. Indeed, we observed that the genetic reassortment between H3N2 and H5N2 viruses is restricted as the avian vRNA HA cannot be incorporated into the human genetic background. Our investigations indicated that (i) the packaging signals are crucial for genetic reassortment and (ii) the modulation of the vRNAs interaction network may be required for the incorporation of the avian HA gene into the human genetic background. Characterization of seed viruses showed that the genetic composition is important for both high growth ability and antigen production. Indeed, cryo-electronic microscopy observations of reassortant virus indicated that the PB1 gene can strongly influence the antigen glycoprotein spike density