Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La protéine Rev du VIH-1 est une petite protéine qui permet l'export nucléaire des transcrits viraux partiellement ou non épissés. L'import nucléaire de Rev est réalisé par Importin β (Impβ), un facteur de transport cellulaire qui reconnaît le signal de localisation nucléaire (NLS) riche en arginine présent sur Rev. Le but de cette thèse est de déterminer la structure tridimensionnelle du complexe formé par Impβ et Rev. Après des essais de cristallogenèse infructueux, nous avons sondé la structure du complexe Impβ/Rev en utilisant différentes approches biochimiques, biophysiques et computationnelles. Les résultats suggèrent un nombre limité de modèles tridimensionnels du complexe Impβ/Rev. Ces travaux augmentent notre compréhension de la façon dont Impβ reconnaît Rev et devraient dans l'avenir, faciliter la détermination de la structure de ce complexe à haute résolution. / HIV-1 Rev is a small protein which mediates the nuclear export of unspliced and partially spliced viral transcripts. The nuclear import of Rev is mediated by the host cell protein Importin β (Impβ), a transport factor that recognizes the arginine- rich nuclear localization signal (NLS) present on Rev. The goal of this project is to determine the three-dimensional structure of the complex formed by Impβ and Rev. Because attempts to crystallize this complex were unsuccessful, we sought structural information using a range of biochemical, biophysical and computational approaches. The results suggest a limited number of hypothetical configurations for the Impβ/Rev complex, which can be specifically verified with additional experiments. The work described in this thesis increases our understanding of how Impβ recognizes Rev and should facilitate future efforts at determining the high-resolution structure of this complex.

Le virus de la grippe appartient à la famille des Orthomyxoviridae. Son génome est segmenté en huit ribonucléoprotéines virales (vRNPS) composées chacune d'une molécule d'ARN négatif simple brin recouverte de nucléoprotéines (NP) et associée au complexe de la polymérase. Le virus entre dans<br />la cellule hôte par endocytose, libère dans le cytoplasme ses vRNPs qui gagnent ensuite le noyau cellulaire pour être transcrites et répliquées. Les vRNPs sont importées via l'hétérocomplexe des importines alpha/beta. La NP, composant majoritaire des vRNPs, pourrait être impliquée dans cette étape et serait aussi un candidat idéal dans la mise au point de drogues antivirales. Nous avons voulu déterminer les caractéristiques structurales de <br />NP en complexe avec l'importine alpha 5 humaine. Grâce à la technique de microscopie électronique à transmission, nous avons obtenu un premier <br />modèle à basse résolution du complexe NP/importine alpha.<br />Dans le noyau, les vRNPs sont étroitement liées à la chromatine. En phase tardive du cycle viral, la protéine matricielle M1 se lierait aussi à la chromatine, peut-être pour décrocher les vRNPs. Nous avons pu montrer, par la technique de sédimentation, que les vRNPs se lient aux queues des histones, alors que M1 se fixe sur le domaine globulaire des octamères d'histones.<br />En fin de cycle viral, les vRNPs amplifiées sortent du noyau. Nos tests enzymatiques, d'interaction sur billes et en sédimentation montrent que les protéines virales M1 et NEP servent d'adaptateurs entre les vRNPs et le système d'export nucléaire CRM1/RanGTP. Nous avons aussi obtenu la <br />structure cristallographique du domaine C-terminal de NEP se liant à M1.

Le virus de la grippe est un virus à ARN négatif appartenant à la famille des Orthomyxoviridae qui se compose de 7 membres dont les virus influenza A, B, C et D. Le génome viral comprend 7 à 8 particules ribonucléoprotéiques (RNP) au sein desquelles l’ARN viral (ARNv) est recouvert de multiples copies de nucléoprotéines (NP) et est associé à l’ARN polymérase virale via ses extrémités 3’ et 5’. Au cours de ce travail de thèse, nous nous sommes tout d’abord focalisés sur l’étude biochimique de NP A et NP B et avons pu mettre en évidence des comportements différents en ce qui concerne leurs propriétés d’oligomérisation en présence ou en absence d’ARN et en fonction de la concentration en sel. Pour la première fois nous avons pu observer une structure similaire aux RNP mais reconstituée uniquement à partir de NP A et d’un ARN de 12 nucléotides. Nous avons pu formuler l’hypothèse que 12 nucléotides de l’ARN serait fixés à la NP avec une forte affinité tandis que le reste de l’ARN fixerait la NP avec une affinité beaucoup plus faible. En parallèle nous avons résolu la structure cristallographique de la nucléoprotéine de la grippe de type D et réaliser la caractérisation de son interaction avec l’importine-α7 humaine. Enfin nous avons étudié la fixation de l’ARN sur NP D et mis en évidence l’importance de l’extrémité C-terminale dans le processus de fixation à l’ARN. Ces informations ont permis de formuler de nouvelles hypothèses quant au fonctionnement du virus de la grippe et permettre d’inscrire ce projet de thèse dans une dynamique globale de lutte contre ce virus. / Influenza virus is a negative RNA virus belongs to the Orthomyxoviridae family which consists of 7 members including influenza viruses A, B, C and D. The viral genome comprises 7 to 8 ribonucleoprotein particles (RNP) in which the viral RNA (vRNA) is coated with multiple copies of nucleoproteins (NP) and is associated with the viral RNA polymerase by its 3 'and 5' ends. In this thesis, we first focused on the biochemical study of NP A and NP B and we demonstrate that there are different behaviors with regard to their oligomerization properties in the presence or absence of RNA and as a function of the salt concentration. For the first time we were able to observe a structure very similar to RNP which was reconstituted only from NP A and a 12 nucleotide RNA. Thus, we formulate the hypothesis that 12 nucleotides of the RNA would bind NP with a very strong affinity while the rest of the RNA would bind NP with a lower affinity. In parallel, we solved the crystallographic structure of the nucleoprotein of influenza D virus and we characterized its interaction with human importin-α7. Finally, we studied the binding of RNA on NP D and we demonstrated the importance of the C-terminal end in the RNA binding process. This thesis project made it possible to formulate new hypotheses concerning the functioning of the influenza virus and to include this thesis project in a global dynamic of combating the influenza virus.

Le virus de la grippe est un virus à ARN négatif de la famille des Orthomyxoviridae et représente l'un des rares virus à ARN à se répliquer dans le noyau. Les particules ribonucléoprotéiques (RNP) contiennent l'ARN viral protégé par les nucléoprotéines (NP) et associé à l'ARN polymérase virale (sous-unités PB1, PB2 et PA). Nous avons étudié, par des techniques de biochimie et de biophysique, l'interaction de la nucléoprotéine non seulement avec l'ARN viral mais aussi avec son transporteur nucléaire humain, l'importine alpha 5. D'autre part, nous avons résolu la structure cristallographique d'un domaine de la polymérase (PB2) en complexe avec l'importine alpha 5. L'ensemble des résultats obtenus nous permet de mieux comprendre les interactions mises en jeu entre protéines virales et protéines de l'hôte et ainsi de comprendre pourquoi certains acides aminés présents dans le virus aviaire augmentent la virulence de la grippe chez l'humain.

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