Les paramyxovirus possèdent deux glycoprotéines d’enveloppe (gps): la protéine F, permettant la fusion avec la cellule hôte, et la protéine d’attachement appelée G, H ou HN. Les gps H et F d’une souche vaccinale du virus de la rougeole peuvent être incorporées sur des vecteurs lentiviraux (H/F-LV) permettant une transduction efficace des lymphocytes T et B humains non stimulés, habituellement réfractaires. Nous avons montré que les vecteurs H/F-LV sont capables de transduire des cellules B cancéreuses, activées et quiescentes, contrairement aux VSV-G-LV classiques. Leur utilisation in vivo est cependant confrontée à la présence d’anticorps neutralisants induits par la vaccination, dirigés majoritairement contre H. Après la mutation des 2 épitopes immunodominants de H, les vecteurs conservent leur tropisme et échappent à la neutralisation par les anticorps monoclonaux, mais sont toujours neutralisés par le sérum humain. Les souches émergentes de rougeole de génotype D, qui paraissent résister à la vaccination, présentent une glycosylation supplémentaire de la H. Introduite dans notre mutant, elle permet aux H/F-LV de transduire efficacement les cellules T et B en présence de sérum ou de sang total. Les pneumovirinae (le Virus Respiratoire Syncytial et le Métapneumovirus Humain (HMPV)) sont la première cause d’infections respiratoires chez le nourrisson, il n’existe pas de vaccin contre ces virus. Nous avons mis au point un système de Virus-Like Particle rétrovirales incorporant les gps F et G de HMPV (HMPV-VLPs). Injectées à des souris, les HMPV-VLP induisent une forte réponse d’anticorps neutralisants. De plus, suite à une épreuve virale, les souris sont protégées de l’infection par hMPV. / Paramyxoviruses contain two envelope glycoproteins : the F protein allowing fusion with the host cell and an attachment protein, called G, H or HN. Lentiviral vectors pseudotyped with the Edmonston measles virus hemagglutinin and fusion glycoproteins (H/F-LVs) allowed for the first time efficient transduction of quiescent human T and B cells. We showed that H/F-LVs were also able to efficiently transduce quiescent and activated cancer B cells, in contrast to the classical VSV-G-LVs. However, a major obstacle in the use of H/F-LVs in vivo is that most of the human population is vaccinated against measles inducing a humoral immune response exclusively directed against H. LVs pseudotyped with H-glycoproteins mutated in the 2 major epitopes escaped inactivation by monoclonal antibodies but were still neutralized by human serum. Consequently, we took advantage of newly emerged MV-D genotypes that were less sensitive to MV vaccination due to a different glycosylation pattern. The mutation responsible was introduced into the mutated H/F-LVs allowing efficient transduction of quiescent lymphocytes in the presence of high concentration of MV antibody-positive human serum or total blood. Pneumovirinae (Respiratory Syncitial Virus and human metapnemovirus (HMPV)) are the leading cause of respiratory infections in infants and no vaccine is available against these viruses. We designed retroviral Virus-Like Particle incorporating HMPV F and G gps (HMPV-VLPs). HMPV-VLPs injected to mice induce a strong neutralizing antibody immune response in vivo. Furthermore, upon a viral challenge, HMPV-VLP vaccinated mice are protected against hMPV infection.

Le métapneumovirus humain (hMPV) est un virus responsable d'infections aiguës des voies respiratoires telles que des bronchiolites, des bronchites ou des pneumonies, principalement chez les populations à risques que sont les jeunes enfants de moins de 5 ans, ainsi que les personnes âgées ou immunodéprimées. Découvert en 2001, ce virus et sa pathogénèse ne restent encore aujourd'hui que partiellement caractérisés. De ce fait et malgré les besoins, il n'y a aucun vaccin ou traitement thérapeutique spécifique et efficace contre le HMPV disponible sur le marché. Dans ce contexte, mon projet de thèse s'est articulé autour de deux axes principaux : (i) L'étude de la protéine de fusion F du virus hMPV, protéine majeure antigénique de surface et responsable de l'entrée du virus dans la cellule cible. Elle a pour particularité d'induire de manière autonome la fusion membranaire in vitro et d'être associée à des effets cytopathiques variable selon les souches virales. De par son rôle clé pour le virus hMPV, la protéine F a déjà fait l'objet de plusieurs études structurales et fonctionnelles mais les déterminants de cette activité fusogénique ne sont pas encore entièrement caractérisés. Nous nous sommes donc intéressés à l'identification de déterminants du phénotype viral hyperfusogénique, localisés dans les domaines heptad repeats de la protéine F du hMPV. (ii) L'atténuation de deux souches virales cliniques (CAN98-75 et C-85473) par délétion de gènes accessoires dans le but de développer des candidats vaccinaux adaptés aux enfants en bas âge. Différents virus ont été générés par génétique inverse et les délétions des gènes accessoires SH et G dans les deux fonds génétiques viraux ont été étudiées pour leur impact sur l'infectivité, la réplication et la pathogénèse virale in vitro et in vivo ainsi que leur contribution pour le développement de virus atténués candidats vaccinaux / Human metapneumovirus (hMPV) is a major pathogen responsible of acute respiratory tract infections, such as bronchiolitis or pneumonia, affecting especially infants, under five years old, elderly individuals and immunocompromised adults. Identified since 2001, this virus and its pathogenesis still remain largely unknown and no licensed vaccines or specific antivirals against hMPV are currently available. In this context, my research project was built over two main subjects: (i) The study of the fusion F glycoprotein which is the major antigenic protein of hMPV and is responsible of viral entry into host cell. By its crucial role for the virus, the F protein has already been characterized in several structural and/or functional studies. Thus, it has been described that the hMPV F protein induces membrane fusion autonomously, resulting in variable cytopathic effects in vitro, in a strain-dependent manner. However, as the determinants of the hMPV fusogenic activity are not well characterized yet, we focused on identification of some of these, located in heptad repeats domains of the protein. (ii) The evaluation of hMPV SH and G gene deletion for viral attenuation. Liveattenuated hMPV vaccine candidates for infants’ immunization has been constructed thank to this deletion approach at the beginning of hMPV vaccine development efforts. Despite encouraging results, these candidates have not been further characterized and the importance of the viral background has not been evaluated

Ma thèse a porté sur l’étude des activités enzymatiques impliquées dans la formation de la coiffe de deux virus à ARN: le virus du Nil Occidental (WNV) et le métapneumovirus humain (hMPV). Ces virus codent pour des enzymes assurant l’ajout de la coiffe de type-1 (m7GpppN2’Om) à l’extrémité 5’ de leur ARNm.Le domaine N-terminal de la protéine NS5 (NS5MTase) du WNV porte les activités N7- et 2’O-méthyltransférases (N7- et 2’O-MTases) et il a été proposé que NS5MTase puisse également porter l’activité guanylyltransférase (GTase). J’ai identifié in vitro des résidus clés impliqués dans l’interaction entre NS5MTase et des ARN substrats de chaque activité MTase. Nos résultats démontrent que le site de fixation de la coiffe est nécessaire lors de la 2’O-méthylation et ne l’est pas pour la N7-méthylation. En parallèle, j’ai recherché des résidus catalytiques de la GTase par la méthode de génétique inverse. Des résultats préliminaires indiquent que la mutation K29A induit un défaut de réplication. Ce résidu pourrait donc être impliqué dans l’activité GTase de NS5MTase.Concernant hMPV, j’ai effectué une analyse fonctionnelle du domaine CR-VI+ de la protéine L. J’ai démontré que CR-VI+ possède les activités N7- et 2’O-MTases et j’ai identifié les résidus impliqués dans le recrutement de l’ARNm. L’ordre de méthylation est non canonique avec la 2’O-méthylation qui précède la N7-méthylation. Enfin, j’ai également démontré que CR-VI+ possède une activité d’hydrolyse du GTP.Ce travail démontre que ces MTases possèdent 2 voire 3 des activités enzymatiques nécessaires à la formation de la coiffe, et représentent donc une cible de choix pour le développement d’inhibiteurs. / My PhD project is focus on the study of the enzymatic activities involved in the RNA capping pathway of two RNA viruses: the West Nile Virus (WNV) and the human metapneumovirus (hMPV). These viruses encode for enzymes allowing the addition of a cap-1 structure (m7GpppN2’Om) to their mRNA 5’ ends. The NS5 N-terminal domain (NS5MTase) of WNV harbours the N7- and 2’O-methyltransferase activities (N7- and 2’O-MTase); and it has been proposed that NS5MTase also bears a guanylyltransferase activity (GTase). I have identified residues involved in the NS5MTase interaction sites with their RNAs substrate. My assays demonstrate the importance of the cap-binding site for the 2’O-methylation but not for the N7-methylation. In parallel, I have tried to identify putative catalytic residues of the GTase activity by reverse genetics. Preliminary results suggest that NS5MTase K29 could be a catalytic residue.Concerning hMPV, I performed a functional analysis of CR-VI+ domain of the protein L. I demonstrated that the CR-VI+ domain harbours the N7- and 2’O-MTase activities and identified the residues involved in the mRNA recruitment. I showed that the methylation order is not canonical with the 2’O-methylation preceding the N7-methylation. Finally, I showed that the domain harbours an additional GTP hydrolysis activity, representing the first step of RNA cap formation for Mononegavirales.This work demonstrates that this MTase domains harbour 2 or 3 of the enzymatic activities required for viral RNA cap synthesis and represent attractive targets for the development of antivirals.