L’infection par le virus de l’hépatite C (HCV) évolue dans la plupart des cas en hépatite chronique et peut conduire à une cirrhose ou un carcinome hépatocellulaire. Malgré les grandes avancées dans le traitement de l’hépatite C qui permettent d’inhiber ou même de bloquer l’évolution de cette infection vers la chronicité, l’absence de vaccin ainsi que sa répartition sur la surface du globe nous permet de classer cette pathologie en problème majeur de santé publique. La majorité des traitements actuels ciblent les protéines virales et leur fonction. Cependant un grand nombre de mécanismes du cycle viral de HCV reste à élucider.Comme pour la grande majorité des virus à ARN de polarité positive, la réplication de HCV a lieu dans des membranes cellulaires modifiées. Le remaniement de ces membranes est en lien étroit avec la voie de sécrétion précoce de la cellule. Il a été montré que GBF1, un facteur d’échange nucléotidique des protéines G de la famille Arf qui régulent la dynamique membranaire, est un facteur nécessaire à la réplication de HCV. L’inhibition de GBF1 par la bréfeldine A (BFA) inhibe la voie de sécrétion des protéines cellulaires néosynthétisées et inhibe aussi la réplication de HCV. Pour étudier le rôle de GBF1 pendant l’infection nous avons établi des lignées résistantes à la BFA. Deux de ces lignées étaient 100 fois plus résistantes que les lignées parentales à l’apoptose induite par la BFA, à l’inhibition de la sécrétion des protéines et à l’inhibition de l’infection par HCV. Ce phénotype était dû à une mutation ponctuelle dans le domaine catalytique sec7 de GBF1 de ces lignées. Un autre groupe de lignées était partiellement résistantes à l’inhibition de la sécrétion des protéines par la BFA tout en conservant un niveau d’infection proche de celui des lignées parentales dans les mêmes conditions. Ces résultats suggèrent que la fonction de GBF1 pendant l’infection HCV ne serait pas réduite à la régulation de la voie de sécrétion, évoquant ainsi un rôle additionnel de GBF1 nécessaire pour la réplication de HCV.Par ailleurs, nous avons pu montrer à l’aide des mutants de délétion de la protéine GBF1, que l’activité catalytique du domaine sec7 était nécessaire. Ceci suggère l’implication d’une protéine de la famille Arf dans l’activation de l’infection HCV via GBF1. L’implication de Arf dans l’infection HCV a été confirmée par la surexpression de dominants négatifs de la protéine Arf1 et par l’inhibition de l’activité de l’ArfGAP1 (régulateur des Arf) par l’inhibiteur spécifique QS11.Nous avons ensuite testé l’implication des différents Arf sensibles à l’inhibition par la BFA (Arf1, 3 ,4 et 5), dans l’infection HCV à l’aide de si-RNA. Il a été montré que ces protéines Arf possèdent des fonctions redondantes. Nos résultats confirment l’implication de Arf1 et indiquent que les 3 autres protéines sont aussi impliquées dans l’infection HCV. D’une manière intéressante, la déplétion combinée des Arf inhibe fortement l’infection HCV suggérant ainsi un rôle essentiel de certaines protéines Arf, probablement en activant des facteurs cellulaires nécessaires à l’étape de réplication. L’étude des facteurs cellulaires impliqués dans l’infection HCV permet de mieux comprendre l’étape de réplication et par conséquent le cycle viral de HCV. Par ailleurs, l’étude de ces facteurs pourrait permettre le développement éventuel de stratégies antivirales ciblant des facteurs de la cellule hépatique indépendamment du génotype viral, limitant ainsi le risque d’émergence de variants résistants au traitement. / The hepatitis C virus (HCV) infection progresses in most of the cases into a chronic hepatitis and can lead to cirrhosis or hepatocellular carcinoma. Despite the recent improvement of hepatitis C treatments, which inhibit or even block the progress of this infection into a chronic stage, a vaccine still not available and the worldwide distribution of the disease makes the hepatitis C a major public health problem. Most of the available treatments target viral proteins. However many mechanisms of the HCV life cycle remain unclear.As for many positive RNA viruses, HCV replication occurs in reorganized cellular membranes. These membrane rearrangements are closely linked to the early secretory pathway of the cell. It has been shown that GBF1, an exchange factor of small G proteins of the Arf family that regulates the membrane dynamics in the secretory pathway, is required for HCV replication. GBF1 inhibition by brefeldin A (BFA) inhibits the secretion of newly synthesized proteins and also inhibits HCV replication. To investigate the role of GBF1 in HCV infection, we isolated cell lines resistant to BFA. Two of these cell lines were 100 times more resistant than the parental cells to BFA-induced apoptosis, inhibition of proteins secretion and inhibition of HCV infection. This resistance was due to a point mutation in the catalytic sec7 domain of GBF1 of these cells. Another group of resistant cells was showing a partial resistance to the inhibition of proteins secretion while maintaining their sensitivity to the inhibition of HCV infection in the same conditions. These results suggest that GBF1 might fulfill another function, in addition to the regulation of the secretory pathway, during HCV replication. Using GBF1 deletion mutants we showed that the catalytic activity of the sec7 domain of GBF1 is required for HCV infection. This suggests that the function of GBF1 during HCV replication is mediated by Arf activation. The involvement of Arf was confirmed with the overexpression of restricted mutants of Arf1 and by the inhibition of ArfGAP1, another regulator of Arf function. We then tested the possible involvement of different Arfs (Arf1, 3, 4 and 5) in HCV infection. It has been reported that Arfs have redundant functions. The results confirm the involvement of Arf1 and indicate that all the other BFA-sensitive Arfs (Arf3, Arf4 and Arf5) are also involved in HCV infection. The combined knockdown of Arfs strongly inhibited HCV replication, showing that the Arf proteins are working together in HCV replication probably by activating several host factors required for the virus life cycle.The study of cellular factors required for HCV infection is crucial to better understand the interaction of the virus with the host cell and thus the whole HCV life cycle. This could help to develop new therapies targeting the host cell, regardless of viral genotypes and reducing the risk of emergence of new resistant forms.

GBF1 a émergé autant que facteur cellulaire nécessaire pour la réplication de plusieurs virus à ARN. Au cours de l’infection par le virus de l’hépatite C (VHC), GBF1 est essentiel pour les étapes précoces de la réplication, bien qu’il soit dispensable lorsque celle-ci est établie. Afin de mieux comprendre la fonction de GBF1 dans la régulation de l'infection par le VHC, nous avons tenté d’explorer les interactions entre GBF1 et les protéines du VHC. Ainsi, grâce à l’approche du double hybride en levure et par co-immunoprécipitation et par PLA (proximity ligation assay), nous avons pu montrer que NS3 interagit avec GBF1. De plus, NS3 semble interférer avec la localisation subcellulaire de GBF1 dans des cellules exprimant NS3. Cette interaction a été retrouvée entre le domaine protéase de NS3 et Sec7, le domaine catalytique de GBF1. Un crible sur des mutations altérant l’interaction GBF1-NS3, par double hybride en levure, a permis révéler un mutant NS3 (N77D de la souche Con1) qui est non-réplicatif malgré une activité protéase bien conservée. De plus, le résidu muté est exposé à la surface, ce qui suggère qu’il pourrait appartenir à la zone d’interaction de NS3 avec GBF1. La mutation correspondante dans la souche JFH1 produit le même phénotype que la souche Con1 du VHC. L’ensemble des résultats révèlent l’existence d’une interaction entre GBF1 et NS3 et suggèrent qu’une altération de cette interaction est délétère pour la réplication du VHC. / GBF1 has emerged as a host factor required for the replication of RNA viruses of different families. During the hepatitis C virus (HCV) life cycle, GBF1 performs a critical function at the onset of replication, but is dispensable when the replication is established. To better understand how GBF1 regulates HCV infection, we have looked for interactions between GBF1 and HCV proteins. NS3 was found to interact with GBF1 in yeast two-hybrid, in co-immunoprecipitation and in proximity ligation assays, and to interfere with GBF1 function and alter GBF1 intracellular localization in cells expressing NS3. The interaction was mapped to the Sec7 domain of GBF1 and the protease domain of NS3. A yeast two-hybrid screen for mutations altering NS3-GBF1 interaction yielded an NS3 mutant (N77D, Con1 strain) that is non-replicative despite conserved protease activity. The mutated residue is exposed at the surface of NS3, suggesting it could be part of the domain of NS3 that interacts with GBF1. The corresponding mutation in JFH-1 strain (S77D) produces the same phenotype. Our results provide evidence for an interaction between NS3 and GBF1 and suggest that an alteration of this interaction is detrimental to HCV replication.

Le virus de l'hépatite C (HCV) est un problème majeur de santé publique. Le développement de nouveaux traitements pour lutter contre le HCV a été ralenti par l'absence de modèles d'études in vitro et in vivo convenables. Le but de mon travail de thèse a été, dans un premier temps, de caractériser les facteurs déterminant le tropisme hépatique du HCV. En exprimant des facteurs clés dans une lignée cellulaire humaine non-hépatocytaire, nous avons reconstitué in fine l'ensemble du cycle viral dans ces cellules. L'entrée du virus dans la cellule hôte fait intervenir différents récepteurs d'entrée dont CD81, occludin (OCLN), claudin-1 (CLDN1) et scavenger receptor class B type I (SR-BI). L'expression de ces quatre récepteurs sur cette lignée la rend hautement permissive à l'entrée du virus, mais ne permet pas de rétablir la réplication du virus. L'expression du micro-ARN 122, un micro-RNA important pour l'infection du HCV, dans les cellules exprimant les quatre récepteurs, restaure une forte réplication de l'ARN viral mais ne permet pas de détecter une production de particules infectieuses. L'expression de l'apolipoprotein E (apoE), jouant un rôle primordial dans l'assemblage et la sécrétion, rétablis cette dernière étape du cycle viral du HCV dans la lignée cellulaire humaine non-hépatocytaire. Dans un second temps, j'ai utilisé la stratégie, précédemment établie, pour étudier la spécificité d'espèce de l'infection du HCV dans plusieurs lignées hépatocytaires murines. Nous avons pu rendre ces cellules permissives à l'entrée du HCV et pu détecter une très faible réplication. L'ensemble de mes travaux apportent de nouvelles informations sur la compréhension des facteurs clés nécessaire au cycle viral du HCV dans des cellules murines et humaines.

Le virus de l’hépatite C (HCV) est un problème majeur de santé publique. Le développement de nouveaux traitements pour lutter contre le HCV a été ralenti par l’absence de modèles d’études in vitro et in vivo convenables. Le but de mon travail de thèse a été, dans un premier temps, de caractériser les facteurs déterminant le tropisme hépatique du HCV. En exprimant des facteurs clés dans une lignée cellulaire humaine non-hépatocytaire, nous avons reconstitué in fine l’ensemble du cycle viral dans ces cellules. L’entrée du virus dans la cellule hôte fait intervenir différents récepteurs d’entrée dont CD81, occludin (OCLN), claudin-1 (CLDN1) et scavenger receptor class B type I (SR-BI). L’expression de ces quatre récepteurs sur cette lignée la rend hautement permissive à l’entrée du virus, mais ne permet pas de rétablir la réplication du virus. L’expression du micro-ARN 122, un micro-RNA important pour l’infection du HCV, dans les cellules exprimant les quatre récepteurs, restaure une forte réplication de l’ARN viral mais ne permet pas de détecter une production de particules infectieuses. L’expression de l’apolipoprotein E (apoE), jouant un rôle primordial dans l’assemblage et la sécrétion, rétablis cette dernière étape du cycle viral du HCV dans la lignée cellulaire humaine non-hépatocytaire. Dans un second temps, j’ai utilisé la stratégie, précédemment établie, pour étudier la spécificité d’espèce de l’infection du HCV dans plusieurs lignées hépatocytaires murines. Nous avons pu rendre ces cellules permissives à l’entrée du HCV et pu détecter une très faible réplication. L’ensemble de mes travaux apportent de nouvelles informations sur la compréhension des facteurs clés nécessaire au cycle viral du HCV dans des cellules murines et humaines. / Hepatitis C virus (HCV) is a global health burden. The development of new therapeutics to treat HCV infection has been hampered by the lack of convenient in vitro and in vivo model systems. The goal of my PhD work was, in a first time, to characterize the factors determining the hepatotropism of HCV. By expressing key factors within a non-hepatic cell line, we reconstituted in fine the full HCV life cycle in those cells. Virus entry into the host cell requires different entry factors which are CD81, occludin (OCLN), claudin-1 (CLDN1) and the scavenger receptor class B type I (SR-BI). The expression of these four factors in this cell line renders it highly permissive to viral entry, but does not allow restoring replication of the virus. The expression of miR-122, a micro-RNA important for HCV infection, into the cell lines expressing the four HCV entry factors restore a strong replication of the HCV RNA but does not allow detecting infectious viral particle production. Further expression of the apolipoprotein E (apoE), which plays a critical role in the assembly and release process, restore the last step of the HCV life cycle in a non-hepatic cell line. In a second part of my PhD, I have used the previously developed strategy to study the species specificity of HCV infection using different mouse hepatoma cell lines. We have been able to render these cell lines permissive to HCV entry and have been able to detect a slight replication. Altogether, my results bring new information on the understanding of key factors important for HCV life cycle in mouse and human cells.