Les syncytines sont des gènes d'enveloppes rétrovirales (env) capturés qui sont essentiels pour l'établissement du placenta chez les mammifères. Il a été proposé que la diversité des syncytines capturées explique pourquoi le placenta est l'organe le plus variable chez les mammifères. Ici nous avons employé deux approches pour étudier le lien entre la capture d'env et l'émergence et la diversité des structures placentaires. D'abord, nous avons étudié la placentation des Hyaenidae, les seuls carnivores à présenter un placenta très invasif hémochorial, comme l'humain. Comme tous les carnivores, les hyènes expriment la syncytin-Car1 précédemment décrite, mais nous avons identifié une nouvelle env, capturée uniquement chez ces dernières, que nous avons nommée Hyena-Env2. Ce nouveau gène est présent au même locus chez toutes les hyènes, ayant été capturé pendant la radiation de la famille. Il est non-fusiogène mais a néanmoins été conservé pendant plus de 10 millions d'années et est exprimé à l'interface materno-fœtale du placenta, ce qui en fait un gène candidat pour expliquer le passage à la placentation hémochoriale qui a eu lieu chez les Hyaenidae. Ensuite, nous avons cherché des gènes syncytine dans le genre non-mammifère Mabuya, des lézards vivipares présentant un type rare de placenta très complexe et proche de celui des mammifères. Nous avons identifié une env qui a été capturée et conservée dans ce genre depuis sa radiation, il y a 25 millions d'années. Ce gène, que nous avons appelé syncytin-Mab1, est capable d'induire la fusion cellule-cellule et est exprimé dans une couche de cellules fusionnées à l'interface materno-fœtale du placenta, deux propriétés canoniques de syncytine. Nous avons aussi identifié le récepteur de syncytin-Mab1, MPZL1, et avons montré que leur interaction induit son activation et sa phosphorylation. L'activation de MPZL1 a été liée à la migration et à l'invasion cellulaire, indiquant que cette interaction env-récepteur pourrait jouer un rôle dans l'invasion placentaire du tissu maternel observée chez les Mabuya. Pour conclure, la caractérisation de ces deux nouvelles env indique que les gènes de type syncytine ont pu jouer un rôle à la fois dans l'émergence du placenta de Mabuya et dans la structure atypique du placenta des hyènes, supportant la notion que la capture d'env est une force évolutive majeure. / Syncytins are captured retroviral envelope genes (env) that are essential for the establishment of placental structures in mammals. The syncytins present in different mammalian families are highly diverse, resulting from distinct capture events, and it has been suggested that this might play a role in making the placenta the most diverse structure in mammals. Here we used two different approaches to investigate the links between env capture and emergence and diversity of placental structures. First, we investigated placentation in Hyaenidae, the only carnivorans that present a highly invasive hemochorial placenta, as is also found in humans. Hyenas express the previously identified syncytin-Car1 gene, as do all carnivorans, but we identified a new hyena-specific captured env that we named Hyena-Env2. This new gene is present at the same locus in all hyenas, having been captured during the radiation of this family. It is non-fusiogenic but still conserved over at least 10 million years of evolution and expressed at the materno-fetal interface in the hyena placenta, making it a candidate gene for explaining the endotheliochorial to hemochorial placental transition that occurred in Hyeanidae. Second, we searched for syncytin-like genes in the non-mammalian Mabuya lizards, which are viviparous and present a rare type of highly complex placenta that is very reminiscent of mammalian placentas. We identified an env gene that was captured and conserved in this genus since its radiation 25 million years ago. This gene, that we named syncytin-Mab1, is able to mediate cell-cell fusion in vitro and is expressed in a fused cell layer at the materno-fetal interface of the placenta in vivo, characteristic features of canonical mammalian syncytin genes. We also identified the cellular gene MPZL1 as the cognate receptor of syncytin-Mab1 and showed that their interaction induces activation and phosphorylation of the former. MPZL1 activation has been linked with cell migration and invasion, indicating that this env-receptor interaction could play a role in the placental invasion of maternal tissues observed in Mabuya. In conclusion, the characterization of these two novel env genes indicates that syncytin-like env might have played a role both in the emergence of the Mabuya placenta and the atypical placental structure of hyenas, reinforcing the notion that env capture is a major driving force in evolution.

La plupart des virus ont développé des mécanismes de résistance ou de suppression du système immunitaire pour parvenir à infecter durablement leur hôte. Ces mécanismes demeurent encore imparfaitement connus. Un domaine immunosuppresseur (IS) a été identifié au niveau de la région transmembranaire des protéines d’enveloppe des rétrovirus endogènes ou infectieux. Ce domaine hautement conservé a été décrit par exemple comme inhibant l’activation lymphocytaire. Dans le laboratoire, il a été caractérisé en particulier via des expériences de rejet de cellules tumorales in vivo, ce qui a permis de définir des mutations inactivatrices. Afin de mieux comprendre les mécanismes de résistance des rétrovirus au système immunitaire, mes travaux de thèse ont porté sur l’identification de la ou des protéines capables d’interagir avec le domaine IS. Plusieurs approches cellulaires et moléculaires ont été développées, basées pour la plupart sur l’utilisation de sondes fluorescentes obtenues par synthèse chimique, constituées des domaines IS provenant de différents rétrovirus. Dans un premier temps, les cellules du système immunitaire qui lient les protéines virales ont été identifiées : les lymphocytes B et les cellules myéloïdes (monocytes, cellules dendritiques et macrophages). Dans un second temps, des expériences de co-immunoprécipitation et de chromatographie d’affinité couplées à la spectrométrie de masse ont été réalisées dans le but d’identifier sur ces cellules les protéines membranaires responsables de ces liaisons. Plusieurs agents de couplages chimiques ont été utilisés afin de maintenir les liaisons domaine IS - protéine de faibles affinités. En raison de résultats non-reproductibles obtenus au cours de ces expériences, des tests de liaison du domaine IS sur des cellules transfectées avec des banques d’ADNc, ou lors d’expériences de double hybride ont été réalisées. Ces deux approches ont permis d’identifier des protéines membranaires potentiellement impliquées dans la liaison du domaine IS : les protéines X1 et X2. Les co-transfections de vecteurs d’expression du domaine IS et de X2 ont mis en évidence des interactions protéiques au cours d’expériences de co-immunoprécipitation et de microscopie confocale, en particulier avec le domaine IS du rétrovirus HIV-1. Concernant X1, sa transfection induit la liaison cellulaire des domaines IS de HERV-W et MLV. En revanche, aucune interaction directe entre X1 et le domaine IS n’a pu être démontrée, notamment dans des expériences de co-immunoprécipitation et de microscopie confocale.La découverte des protéines membranaires qui interagissent avec le domaine IS demeure un enjeu critique pour la compréhension des voies de signalisation et de transcription qui permettent aux rétrovirus d’exercer leur effet sur le système immunitaire, l’objectif de ces travaux étant d’identifier à terme des nouvelles cibles thérapeutiques.En conclusion, même si des travaux complémentaires demeurent nécessaires, les protéines X1 et X2 pourraient contribuer à l’immunosuppression rétrovirale. / Most viruses have developed mechanisms of resistance or suppression of the immune system to achieve lasting infection of their host. These mechanisms are still imperfectly known. An immunosuppressive (IS) domain has been identified in the transmembrane region of envelope proteins of endogenous or infectious retroviruses. This highly conserved domain has been described, for example, as inhibiting lymphocyte activation. In the laboratory, it has been characterized by tumor cell rejection experiments in vivo, which has made it possible to define inactivating mutations. In order to better understand the mechanisms of resistance of retroviruses to the immune system, my thesis focused on the identification of the protein(s) interacting with the IS domain. Several cellular and molecular approaches have been developed, based for the most part on the use of fluorescent probes obtained by chemical synthesis, consisting of IS domains from different retroviruses. At first, immune system cells that bind viral proteins have been identified: B cells and myeloid cells (monocytes, dendritic cells and macrophages). In a second step, co-immunoprecipitation and affinity chromatography coupled to mass spectrometry were performed to identify on these cells the membrane proteins responsible for these bonds. Several chemical coupling agents have been used to prevent detachment of low affinity binding between proteins and the IS domain. Due to non-reproducible results obtained during these experiments, IS domain binding assays on cells transfected with cDNA libraries, or in double hybrid experiments were performed. These two approaches made it possible to identify membrane proteins potentially involved in the binding of the IS domain: the X1 and X2 proteins. Co-transfections of IS domain and X2 expression vectors demonstrated protein interactions in co-immunoprecipitation and confocal microscopy experiments, particularly with the IS domain of the HIV-1 retrovirus. Concerning X1, its transfection induces binding of the IS domains of HERV-W and MLV on cells membrane. On the other hand, no direct interaction between X1 and the IS domain could be demonstrated, especially in co-immunoprecipitation and confocal microscopy experiments.The discovery of membrane proteins that interact with the IS domain remains a critical issue for understanding the signaling and transcription pathways that allow retroviruses to exert their effect on the immune system, the aim of this work being to identify new therapeutic targets.In conclusion, although further work is still needed, the X1 and X2 proteins may contribute to retroviral immunosuppression.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal