Les travaux effectués au cours de ce mémoire ont permis de développer une alternative aux vaccins présentement utilisés contre le virus de l’influenza. Nous avons utilisé la nucléoprotéine (NP) de l’influenza comme base vaccinale puisque cette protéine est conservée chez les souches d’influenza A et qu’elle possède un potentiel de protection croisée. Nous avons montré que la multimérisation de la NP grâce à un gabarit d’ARN permet d’augmenter son immunogenicité. Cette multimérisation en pseudo-nucléoparticule virale (NLP) a augmenté la réponse humorale et cellulaire spécifique à NP et l’ajout d’un adjuvant (PAL) a permis d’amplifier davantage la réponse humorale contre NP. Une dose du vaccin candidat NLP-PAL n’a pas réussi à protéger des souris contre une infection létale avec une souche homotypique d’influenza. Cependant, des résultats avec un régime de deux immunisations montrent des résultats encourageants qui permettent d’espérer une protection envers une infection virale. / The emergence of the highly pathogenic H5N1 avian influenza and the pandemic of 2009 have pushed scientists to find novel vaccinations strategies such as directing the immune response towards the internal proteins of the influenza. In this study, we have used recombinant nucleoprotein (rNP) as a vaccine basis since it is well conserved among the influenza A strains and it can confer cross-protection. To enhance the low immunogenicity of the rNP, we multimerized it using synthetic RNA as a scaffold to form Nucleocapsid-like-particles (NLP). The multimerization increased the cellular and humoral immunogenicity of NP and addition of the PAL adjuvant increased it even further. The NLP-PAL candidate vaccine was not able to fully protect mice from a lethal challenge after one immunization. A prime-boost immunization increased the humoral and cellular response but further experiments are needed to see if the prime-boost strategy can protect against a lethal influenza challenge.

TREM-1 (Triggering Receptor Expressed on Myeloid cells-1) est un récepteur exprimé par les cellules de l’immunité innée qui amplifie l’inflammation initiée par les TLRs (Toll-like Receptors) et est impliquée dans plusieurs pathologies inflammatoires aigües et chroniques. À ce jour, peu de choses sont connues quant aux mécanismes moléculaires d’activation de TREM-1. Ainsi, nous avons développé des outils pour pouvoir stimuler TREM-1 de façon monovalente et multivalente. Ces travaux montrent que TREM-1 est activé par multimérisation et qu’il est régulé différemment sur les neutrophiles et monocytes. En effet, sur les monocytes activés au LPS, l’activation de TREM-1 s’effectue en deux étapes tandis qu’une seule est nécessaire dans les neutrophiles. Grâce à des approches de protéomiques, nous avons confirmé la dimérisation de l’ectodomaine de TREM-1 en solution. De plus, la multimérisation semble aussi être médiée par le ligand naturel de TREM-1, qui est, entre autres, libéré par les neutrophiles activés au LPS. Le travail présenté ici est une première étape vers la compréhension des mécanismes moléculaires conduisant à l'interaction de TREM-1 et son ligand, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives thérapeutiques / Triggering Receptor Expressed on Myeloid cells-1 (TREM-1) is a receptor expressed on innate immune cells which amplifies inflammatory signals initially triggered by TLRs (Toll-like receptors) and TREM-1 has been characterized as a major player in the pathophysiology of acute and chronic inflammatory diseases. Currently, the molecular mechanisms leading to the activation of TREM-1 remain unknown. We have developed specific tools to stimulate TREM-1 in a monovalent and divalent way. Here we show that TREM-1 is activated by multimerization and is differentially regulated on neutrophils and monocytes. Indeed, TREM-1 activation on primary human monocytes by LPS required a two-step process while one is required on neutrophils. Using proteomic approaches, we have confirmed that TREM-1 ectodomain dimerizes in solution. Furthermore, the multimerization seems to be mediated by the natural ligand of TREM-1, which is released by LPS activated neutrophils. Collectively, our findings uncover molecular mechanisms leading to TREM-1 and its ligand interaction, painting the way of new therapeutics

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

Les virus Nipah (NiV) et Hendra (HeV) sont des paramyxovirus zoonotiques appartenant au genre Henipavirus. Les paramyxovirus possèdent un génome ARN simple brin de polarité négative encapsidé par la nucléoprotéine (N) au sein d’une nucléocapside hélicoïdale. Cette dernière sert de substrat pour la transcription et la réplication, réalisées par la polymérase virale qui consiste en un complexe entre la protéine L et la phosphoprotéine (P). A l’aide d’approches biophysiques, j’ai établit une cartographie de l’interaction entre la région C-terminale désordonnée de N (NTAIL) et la région C-terminale de P (PXD) chez NiV, HeV et MeV. L’observation à l’échelle atomique par RMN a confirmé l’intervention d’un élément de reconnaissance moléculaire (MoRE) qui subit un repliement α-hélical au contact de PXD. J’ai également montré la capacité des domaines NTAIL et PXD des henipavirus à former des complexes hétérologues soulignant leur proximité structurale. L’interaction NTAIL-PXD, cruciale pour le recrutement de la polymérase virale constitue une cible idéale pour des approches antivirales. Ainsi, un test de criblage à haut débit par HTRF a été mis en place dans le but d’identifier des inhibiteurs. Enfin, une approche structurale a révélé une organisation trimérique de la protéine P de NiV et HeV en solution. La résolution de la structure cristalline de la région de tétramérisation de P du virus de la rougeole montre la présence d’une région désordonnée à proximité du site putatif de recrutement de L. Collectivement, ces résultats représentent une étape clé vers l’élucidation du l’impact fonctionnel de l’oligomérisation de la protéine P sur le cycle réplicatif des paramyxovirus. / Nipah (NiV) and Hendra (HeV) viruses are zoonotic paramyxoviruses that belong to the Henipavirus genus. Paramyxoviruses possess a single-stranded negative-sense RNA genome that is encapsidated by the nucleoprotein (N) into a helical nucleocapsid. This latter is the substrate for both transcription and replication that are carried out by the polymerase, consisting of a complex between the large protein (L) and the phosphoprotein (P). Using various biophysical approaches, I was able to map the interaction between the C-terminal disordered region of N (NTAIL) and the C-terminal region of P (PXD) in NiV, HeV and MeV. Atomic resolution description of the HeV NTAIL-PXD interaction by NMR confirms the involvement of a molecular recognition element (MoRE) of α−helical nature in binding to PXD. I also showed that Henipavirus NTAIL-PXD form heterologous complexes, involving a structural similarity. As this interaction is crucial for the recruitment of the viral polymerase, it is a promising target for antiviral approaches. This prompted me to set up a protein-protein interaction (PPI) assay based on the HTRF technology to identify inhibitors. Finally, I provided the first experimental evidence of a trimeric organization of P proteins in NiV and HeV. We also solved the crystal structure of two different forms of MeV P tetramerization domain who unveiled the presence of a disordered region located near the putative L-binding site and reveal significant structural variations in coiled-coils organization. Collectively, these results represent a key step towards the elucidation of the functional impact of P protein oligomerization on the replicative cycle of paramyxoviruses.

Dans la cellule, les ARN pré messagers contenant des introns sont normalement retenus au noyau par leur interaction avec des facteurs d’épissage. Cependant, les ARN partiellement et non épissés des rétrovirus doivent entrer dans le cytoplasme pour servir de matrice pour la synthèse de certaines protéines telles que Env, Gag et Gag-Pol ainsi que d’ARN génomique qui sera empaqueté dans les nouveaux virions. Un mécanisme post-transcriptionnel utilisé par les lentivirus pour éviter la séquestration nucléaire de ces ARNm dépend d’une protéine virale appelée Rev. Pour assurer sa fonction d’exportation, Rev doit transiter entre le noyau et le cytoplasme et doit aussi pouvoir former des multimères. Par conséquent, Rev est dotée de domaines fonctionnels lui procurant ces habiletés. On retrouve le domaine riche en arginines qui contient le domaine de liaison à l’ARN et le signal de localisation nucléaire (NLS), un second domaine, riche en leucines, porte le signal d’exportation nucléaire (NES) et finalement le domaine de multimérisation. Bien que les protéines Rev du virus de l’immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1) et bovine (VIB) aient été caractérisées, aucune étude n’a été réalisée pour la protéine Rev du virus de la maladie de Jembrana (JDV) et très peu sur le virus de l’immunodéficience féline (VIF). Comme les domaines fonctionnels et la voie d’importation des protéines Rev déjà caractérisées sont différents, nous supposons que chaque protéine Rev possède une organisation qui lui est propre et que les mécanismes de transport nucléo-cytoplasmique diffèrent entre les virus. Ce projet a pour objectif de caractériser ces domaines pour la protéine Rev du JDV et ceux du VIF ainsi que les mécanismes permettant leur transport nucléaire. L’utilisation de mutants de la protéine Rev de ces virus couplés à la protéine de fluorescente verte (EGFP) exprimés dans des cellules appropriées et observés par microscopie a permis d’identifier des séquences NLS et NES différentes de celles déjà caractérisées. Le NLS de la protéine Rev du JDV a été identifié et est composé des résidus arginines de la séquence 76-RRPARRPPIRR-87 avec un NoLS composé des mêmes résidus en plus des arginines R74, R103 et R104. Son NES est composé des résidus hydrophobes de la séquence 116-MAELEERFEDLAL-128 et est du type de l’inhibiteur de la protéine kinase (PKI pour « protéine kinase inhibitor »). Pour la protéine Rev du VIF, son NLS est composé des résidus basiques de la séquence 84-KKKRQRRRRKKKAFKK-99. Le NoLS est composé des mêmes acides aminés en plus du résidu K82. De plus, les essais d’importation nucléaires et d’interaction semblent indiquer que les voies d’importation utilisées diffèrent entre les virus et que plusieurs voies peuvent être utilisées. Ces travaux pourront éventuellement servir de base pour identifier de nouvelles cibles thérapeutiques contre les lentivirus. / In the cell, pre-messenger RNAs containing introns are normally retained in the nucleus by their interaction with splicing factors. However, the partially and unspliced ​​RNAs of retroviruses must enter the cytoplasm to serve as a template for the synthesis of certain proteins such as Env, Gag and Gag-Pol as well as genomic RNA to be packaged in the new virions. A post-transcriptional mechanism used by lentiviruses to prevent nuclear sequestration of these mRNAs depends on a trans-activator, the viral protein Rev. To ensure its export function, Rev must be able to shuttle between the nucleus and the cytoplasm and to form multimers. As a result, Rev has functional domains that provide these abilities: the arginine-rich domain, which contains the RNA binding domain and the nuclear localization signal (NLS), a second domain, rich in leucine, corresponding to the nuclear export signal (NES) and finally the multimerization domain. Although the Rev proteins of the human and bovine immunodeficiency virus (HIV-1 and BIV respectively) have been characterized, no studies have been performed for the Jembrana disease virus (JDV) Rev protein and very little on the feline immunodeficiency virus (FIV). Since the functional domains and import pathway of the already characterized Rev proteins are different, we assume that each Rev protein has its own organization and that the nucleo-cytoplasmic transport mechanisms differ between viruses. The goal of this project is to characterize these domains for the JDV and FIV Rev proteins as well as to elucidate mechanisms for their nuclear transport. The use of Rev mutants fused to the EGFP expressed in appropriate cells and observed by microscopy has identified NLS and NES sequences that differ from those already characterized. JDV Rev NLS is composed of arginine residues in the 76-RRPARRPPIRR-87 sequence with a NoLS composed of the same residues with the addition of arginine R74, R103 and R104. JDV Rev NES is composed of hydrophobic residues in the 116-MAELEERFEDLAL-128 sequence and is of the protein kinase inhibitor type (PKI). For the FIV Rev protein, its NLS is composed of basic residues in the 84-KKKRQRRRRKKKAFKK-99 sequence. FIV Rev NoLS is composed of the same residues with the addition of the lysine at position 82. In addition, the nuclear import and interaction tests suggest that the import routes used by Rev differ between the different viruses studied and that more than one import pathway may be used. This work could serve as a basis for identifying new therapeutic targets against lentiviruses.