Les interactions entre les membres d'une communauté microbienne peuvent être un moyen d'adaptation dans l'environnement. Parmi les nombreuses interactions qui ont lieu dans un écosystème et qui joue un rôle majeur sur la diversité et la dynamique des populations microbiennes est celui des virus procaryotes et leurs hôtes. Les virus peuvent également arbitrer le transfert de matériel génétique entre les procaryotes (transduction), qui pourrait être un mécanisme d'adaptation rapide. Afin de déterminer l'impact potentiel des virus et la transduction, nous avons besoin d'une meilleure compréhension de la dynamique des interactions entre virus et leurs hôtes dans l'environnement. Les données sur les virus de l'environnement sont rares, et les méthodes pour le suivi de leurs interactions avec les procaryotes sont nécessaires. Clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPRs), qui contiennent des séquences virales dans les génomes bactériens, pourraient aider à documenter l'histoire des interactions virus-hôte dans l'environnement. Ainsi, cette thèse vise à explorer les interactions virus-hôte dans un environnement donné à travers du séquences CRISPR.Les virus de la cryosphère sont considérés comme abondantes, très actif et avec de larges gammes d'hôtes. Ces caractéristiques pourraient faire de la transduction virale, un facteur clé pour l’adaptation microbienne dans ces environnements. Des métagénomes publics créés à partir des environnements avec une gamme de températures différents ont été examinés. De cette manière, certaines dynamiques d'interactions virus-hôte se sont révélées comme ayant une corrélation avec la température. Un flux de travail a ensuite été développé pour créer un réseau reliant les virus et leurs hôtes en utilisant des séquences CRISPR obtenus à partir de données métagénomiques de la glace des glaciers et du sol de l'Arctique. La création de réseaux d'infection à traves du CRISPRs a fourni une nouvelle perspective sur les interactions virus-hôte. En outre, nous avons cherché des événements de transduction dans les données métagénomiques par la recherche de séquences virales contenant de l'ADN microbien. L’analyse indiquée que les bactériophages du Ralstonia pourraient être des agents de transduction dans la glace des glaciers de l'Arctique. / Interactions between the members of a microbial community can be a means of adaptation in the environment. Among the many interactions that take place in an ecosystem and have been seen to play a major role on microbial diversity and population dynamics is that of prokaryotic viruses and their hosts. Viruses can also mediate the transfer of genetic material between prokaryotes (transduction), which could be a mechanism for rapid adaptation. In order to determine the potential impact of viruses and transduction, we need a better understanding of the dynamics of interactions between viruses and their hosts in the environment. Data on environmental viruses are scarce, and methods for tracking their interactions with prokaryotes are needed. Clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPRs), which contain viral sequences in bacterial genomes, might help document the history of virus-host interactions in the environment. Thus, this thesis aimed to explore virus-host interactions in a given environment through CRISPRs. Viruses in the cryosphere have been seen to be abundant, highly active and with broad host ranges. These characteristics could make viral transduction a key driver of adaptation in these environments. Public metagenomes created from environments over a range of temperatures were examined through sequence and CRISPR analysis. In this fashion, certain virus-host interaction dynamics were found to have a correlation with temperature. A workflow was then developed to create a network linking viruses and their hosts using CRISPR sequences obtained from metagenomic data from Arctic glacial ice and soil. The creation of CRISPR-based infection networks provided a new perspective on virus-host interactions in glacial ice. Moreover, we searched for transduction events in metagenomic data by looking for viral sequences containing microbial DNA. Further analysis of the viral sequences in the CRISPRs indicated that Ralstonia phages might be agents of transduction in Arctic glacial ice.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

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.

Bien que le Virus Respiratoire Syncytial, responsable de la bronchiolite du nourrisson, soit aujourd’hui un problème de santé publique majeur, il n’existe encore aucun vaccin ou antiviral curatif contre ce pathogène. Le manque de données sur les étapes clés du cycle viral et sur les interactions virus-cellule freine le développement de nouvelles molécules antivirales.Nous avons étudié l’interactome de deux protéines virales : la polymérase L et le facteur de transcription M2-1. Dans ce but, nous avons mis au point un crible s’appuyant à la fois sur des critères d’interactomique et sur des critères fonctionnels.La première étape consistait à identifier des partenaires potentiels de M2-1 et L par des co-immunoprécipitations couplées à une approche de protéomique quantitative. Pour plus de pertinence, ce crible a été réalisé sur cellules infectées, grâce des virus recombinants produits par génétique inverse. Ceci nous a permis d’identifier 45 et 137 partenaires potentiels de L et M2-1 respectivement. Une étude systématique de l’impact de l’inhibition de 15 partenaires potentiels de M2-1 sur la multiplication virale a mis en avant trois candidats : ILF2, PABPN1 et PABPC1.Nous nous sommes par la suite concentrés sur PABPC1. L’inhibition de l’expression de PABPC1 altère la multiplication virale, mais nous n’avons pas pu mettre en évidence un effet spécifique sur la transcription ou la traduction virale. Son interaction avec M2-1 a été confirmée, et le domaine MLLE de PABPC1 a été identifié comme le site de liaison à M2-1. L’interaction entre M2-1 et PABPC1 a été observée à la fois dans le cytoplasme et dans les IBAGs, des sous-structures concentrant les ARNm viraux au sein des corps d’inclusion viraux. Nous avons formulé l’hypothèse que M2-1, liée à PABPC1, accompagne les ARNm viraux après leur sortie des corps d’inclusion. Ceci suggère un rôle de M2-1 dans le devenir des ARNm viraux en aval de leur transcription. / Although the Respiratory Syncytial Virus, responsible of bronchiolitis in infants, represents a major public health problem, there are currently no vaccine or curative antiviral directed against it. The lack of information on key steps of its viral cycle and on virus-cell interactions hinders the development of new antiviral molecules.We chose to study the interactome of two viral proteins: the polymerase L and the transcription factor M2-1. To do so, we developed a screen based on interactomic and functional criteria.The first step consisted in identifying potential binding partners of M2-1 and L by co-immunoprecipitations coupled to quantitative proteomics. For better relevance, this screen was realised on infected cells, thanks to recombinant viruses produced by reverse genetics. 45 and 137 potential binding partners of M2-1 and L respectively were thus identified. A systematic study of the inhibition of 15 potential partners of M2-1 and its impact on viral multiplication enabled the selection of three candidates: ILF2, PABPN1 and PABPC1.We chose to concentrate on PABPC1. The inhibition of PABPC1’s expression reduces viral multiplication, but no specific effect on viral transcription or translation was brought to light. Its interaction with M2-1 was confirmed, and the MLLE domain of PABPC1 was identified as the M2-1 binding site. The interaction between M2-1 and PABPC1 was observed both in the cytoplasm and in IBAGs, substructures of viral inclusion bodies where viral mRNA accumulate. We formulated the hypothesis that M2-1, with PABPC1, stays with viral mRNA after leaving inclusion bodies and during their translation. This suggests a role for M2-1 in the fate of viral mRNA downstream of transcription.