Encore aujourd'hui, la prévention de la grippe par la vaccination ou les approches thérapeutiques ne sont que partiellement efficaces. Les caractères d’hypervariabilité et de transmission du virus influenza lui permettent d’infecter les populations du monde entier malgré une immunité préexistante acquise par infection ou vaccination. En 2009 une éclosion de grippe A(H1N1) au Mexique s’est répandue mondialement et est devenue la pandémie A(H1N1)pdm09. Il devenait alors impératif d’étudier davantage ce virus influenza, notamment les sites antigéniques du virus qui sont les éléments clefs dans l’équilibre entre l’immunité des populations et la propagation du virus influenza. Pour étudier les sites antigéniques de la grippe A(H1N1)pdm09 et identifier leurs épitopes, leurs interactions et leurs immunodominances, nous avons créé des anticorps monoclonaux neutralisants (AcMoN) à l’aide de souris immunisées avec l’hémagglutinine recombinante du virus A(H1N1)pdm09. Les AcMoN obtenus ont été utilisés pour créer des mutants d’échappement in vitro. Nous avons ensuite introduit les mutations identifiées au sein des sites antigéniques de la HA1 par génétique inverse dans un virus réassortant (RG1) possédant six gènes du virus A/PR/8/34 (PA, PB1, PB2, M, NP et NS) et deux gènes (HA et NA) du virus pandémique A/Québec/144147/09. Ces virus ont été testés in vitro (par tests IHA et neutralisation) contre des sérums de furets immunisés contre le virus A(H1N1)pdm09 et in vivo (challenge infectieux ) chez des souris immunisées avec le vaccin influenza en vigueur au moment de l’étude puis infectées avec les virus mutants. D’autre part un AcMoN (appelé PN-SIA28) dirigé contre une portion conservée de la sous-unité HA2 responsable de la fusion du virus à la paroi cellulaire a également été testé quant à sa protection 24 heures post-infection sur des souris infectées avec les virus ; pandémique A/Québec/144147/09 (H1N1), A/WSN/33 (H1N1) et A/Victoria/3/75 (H3N2). Ces études ont permis d’obtenir 33 AcMoN qui ont conduit à l‘identification de 11 mutations d’intérêt immunologique, dont 6 au sein de sites antigéniques (T89R, G157E, G172E, N173D, K180E et A212E) et 5 en marge de ceux-ci (F128L, K180E, K256E, R269K, N311T et G478E). L’obtention de trois variants différents au sein du site antigénique ‘Sa’ adémontré l’immunodominance de celui-ci. Les mutations créées au sein des sites antigéniques sur des virus réassortants 6:2 ont démontré un grand potentiel de glissement antigénique. En effet, les souris immunisées avec la souche vaccinale sauvage n’ont pas été protégées suite aux infections par le virus muté aux sites antigéniques de la HA (RG1). L’AcMoN PN-SIA28 dirigé contre la région HA2 a quant à lui démontré une protection sur les souris infectées avec les virus issus des groupe phylogénétiques 1 (H1N1) et 2 (H3N2) de la HA. L’étude des sites antigéniques du virus A(H1N1) tel que menée dans ces travaux nous permet d’anticiper des mutations futures qui pourraient apparaître naturellement et causer des épidémies ne pouvant être freinées par le vaccin actuel protégeant contre la souche A/California/07/2009. De plus, la thérapie basée sur des AcMoN hétéro-sous-typiques dirigés contre des épitopes conservés ouvre une perspective thérapeutique qui complémente l’aspect préventif découlant de l’étude des sites antigéniques du virus influenza. / Presently, our ability to prevent influenza through vaccination or to remediate it therapeutically is still nowadays partially efficient. The hypervariability and the transmission aspects of influenza virus allow it to infect worldwide populations despite pre-existing immunity acquired through exposition or vaccination. In 2009, a new A(H1N1) virus in Mexico spread worldwide and became the A(H1N1)pdm09 pandemic virus. Since then, it was becoming imperative to study more deeply this influenza virus, especially its antigenic sites which are key elements in the equilibrium between population immunity and influenza virus propagation. In order to study the antigenic sites of flu A(H1N1)pdm09 and to identify their epitopes, their interactions and their immunodominances, we have generated neutralizing monoclonal antibodies (NMAbs) with mice immunized with recombinant hemagglutinin from A(H1N1)pdm09. The MAbs obtained were used for in vitro generation of escape mutants. Afterward, we introduced the identified mutations within the antigenic sites of the HA1 through reverse genetics in a reassortant virus (RG1) possessing six genes from virus A/PR/8/34 (PA, PB1, PB2, M, NP and NS) and two genes (HA and NA) from virus A/Quebec/144147/09. These viruses were tested in vitro (by HAI and neutralization) against sera of ferrets immunized with A(H1N1)pdm09 virus and in vivo (infectious challenge) in mice vaccinated with the current vaccine then infected with the mutant viruses. From another perspective, a MAb (named PN-SIA28) directed against a conserved portion of the HA2 subunit responsible for viral fusion to the host cell membrane, was tested for its protective properties 24 hour post-infection in mice infected with A/Quebec/144147/09 (H1N1) virus, A/WSN/33 (H1N1) virus and A/Victoria/3/75 (H3N2) virus. The study allowed us to obtain 33 MAbs and identify 11 mutations of immunological interest, from which 6 were inside antigenic sites (T89R, G157E, G172E, N173D, K180E and A212E), and 5 were outside them (F128L, K180E, K256E, N311T and G478E). The obtaining of three different variants for one single antigenic site ‘Sa’ demonstrates its immunodominance. The mutations created within the antigenic sites in reassortant 6:2 viruses could lead to high antigenic drift potential since mice immunized with the wild-type vaccine strain were not protected following infections with the RG1 virus having its HA antigenic sites mutated. PN-SIA28 MAb directed against the HA2 region showed protection of mice infected with viruses derived from HA phylogenetic groups 1 (H1N1) and 2 (H3N2). Our work, could allow to anticipate future antigenic drift which could appear naturally and cause epidemics not controlled by the actual vaccine directed towards A/California/07/09. Moreover, a therapy based on MAbs directed against conserved epitopes opens a therapeutic perspective that complements the preventive vaccine approach.

Les inhibiteurs de neuraminidase (INAs) sont présentement la seule classe d’antiviral disponible commercialement pour traiter et prévenir les infections à virus influenza saisonnières et pandémiques. Le virus pandémique de 2009 était naturellement résistant aux adamantanes, mais sensible à l’oseltamivir et au zanamivir. Toutefois, plus de 1.5% de cas de résistance à l’oseltamivir ont été recensés suite à l’utilisation de l’antiviral en traitement ou en prophylaxie. La plupart d’entre eux possèdent une mutation ponctuelle (cytosine par thymidine) à la position 823, qui est à l’origine de la substitution d’une histidine par une tyrosine à la position 275 dans la séquence d'acides aminés de la neuraminidase (H275Y). Étant donné que le nombre d'antiviraux disponibles pour traiter et prévenir les infections à virus influenza est très limité (le zanamivir est le seul antiviral disponible commercialement pour traiter les souches pandémiques résistantes aux adamantanes et à l'oseltamivir), il est très important de comprendre les mécanismes qui causent la résistance aux INAs et d'établir un programme qui permet de surveiller l'évolution des souches résistantes aux antiviraux. / One class of anti-influenza agents; the neuraminidases inhibitors (NAIs), is the only choice commercially available for treatment and prophylaxis of seasonal and pandemic influenza infections. The pandemic 2009 Influenza virus, A(H1N1)pdm09, was naturally resistant to adamantanes but susceptible to the NAI: oseltamivir and zanamivir. However, more than 1.5% of cases of oseltamivir resistance have been reported during treatment and prophylaxis and most of them carried a single nucleotide mutation (cytosine to thymidine) at position 823 that resulted in a histidine to tyrosine mutation at position 275 in the neuraminidase sequence (H275Y). Considering that the number of available anti-influenza drugs is very restricted (zanamivir is now the only commercially available drug for treatment of the adamantane- and oseltamivir-resistant A(H1N1)pdm09 strains), it is important to understand mechanisms of resistance to NAIs and to perform a surveillance program for evolution of such drug-resistant variants.

Les inhibiteurs de la neuraminidase (INAs) jouent un rôle central dans le contrôle des infections grippales, tant dans le cas des épidémies et des pandémies comme chez les patients immunosuprimés et d'autres patients à risque. Cependant, le développement et la dissémination de la résistance compromettent l'utilité à long terme de cette intervention. En fait, le problème de la résistance aux INAs a été mis en évidence pendant les épidémies de grippe annuelles de 2007-09, avec la dissémination globale d’une variante de la souche A(H1N1) saisonnière résistante à l'oseltamivir. Dans ce cas, les observations préliminaires ont spéculé avec l'existence d'un ensemble de mutations “permissives” qui auraient facilité cette transmission mondiale. Heureusement, l'émergence et la propagation mondiale de la souche pandémique en 2009 a mené au remplacement de la souche saisonnière A/Brisbane/59/2007 (H1N1) résistante à l'oseltamivir, par le virus A(H1N1)pdm09 naturellement sensible aux INA, et, par conséquent, l'oseltamivir a récupéré son utilité clinique. En fait, la plupart des virus A(H1N1)pdm09, A(H3N2) et B circulants à ce jour restent sensibles à l'oseltamivir, avec seulement 1-2% de souches résistantes. Néanmoins, le nombre croissant de souches résistantes récemment détectées en l’absence de traitement fait craindre que ce problème puisse encore augmenter. À cet égard, l'impact de l'émergence et la dissémination de la résistance sur le choix limité des antiviraux actuellement disponibles renforce la nécessité d’une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents à ce phénomène ainsi que de nouvelles approches thérapeutiques. Les différentes études présentées dans le cadre de cette thèse convergent vers l'objectif général de mieux décrire les mécanismes de développement de la résistance aux INAs dans les virus de la grippe. En outre, nous prévoyons que les thérapies combinées pourraient induire une meilleure réponse virologique et immunologique par rapport à la monothérapie antivirale. À la fin, nous nous attendons à ce que notre travail ait un impact sur la gestion des infections grippales en guidant la surveillance mondiale des marqueurs potentiels de résistance, ainsi qu’en proposant des traitements novateurs qui minimisent le développement de souches résistantes. / Neuraminidase inhibitors (NAIs) play a central role in the control of influenza infections, with important implications in the management of outbreaks and pandemics as well as in immunocompromised and other at risk patients, with both prophylactic and therapeutic indications. However, the development and dissemination of antiviral drug resistance represents a major limitation that compromises the long-term usefulness of this intervention. Actually, the problem of resistance to NAIs was highlighted by the worldwide dissemination of the oseltamivir-resistant seasonal A(H1N1) neuraminidase H274Y variant during the 2007-09 annual influenza epidemics. In that case, preliminary observations speculated with the existence of a set of “permissive” mutations that could have facilitated this global transmission. Fortunately, the antigenic shift that enabled the emergence of and global spread of the 2009 pandemic strain meant the replacement of the oseltamivir-resistant seasonal A/Brisbane/59/2007 (H1N1) virus by the naturally NAI-susceptible A(H1N1)pdm09 virus, and, consequently, oseltamivir recovered its clinical utility. In fact, most of the circulating A(H1N1)pdm09, A(H3N2) and B viruses remain susceptible to oseltamivir with only 1-2% of tested strains exhibiting phenotypic or genotypic evidence of resistance. Nevertheless, the growing number of resistant strains recently detected in the absence of therapy raises concern that this problem could increase. In that regard, the impact of the emergence and dissemination of resistance on the limited choice of antivirals currently available underscores a better understanding of the mechanisms underlying this phenomenon as well as the necessity for innovative therapeutic approaches. The different studies presented in this thesis converge to the general objective of better describing the mechanisms underlying the development of resistance to NAIs in influenza viruses. Also, we anticipate that combination therapies will induce better virological and immunological responses compared to antiviral monotherapy. In the end, we expect that our work will have an impact on the management of influenza infections by guiding the global surveillance of potential drug resistance markers, as well as proposing innovative ways to improve the clinical outcome and minimizing the development of drug-resistant strains.