Les herpèsvirus humains 6A/B (HHV-6A/B) sont deux virus ubiquitaires à l'échelle planétaire qui partagent 94% d'identité entre eux. Ces virus persistent tout au long de la vie de l'hôte en adoptant un état de latence. La latence d'HHV-6A/B est engendrée par l'intégration de leur génome entier aux télomères humains. Les télomères assurent la protection du génome cellulaire contre sa détérioration et dictent la durée de vie cellulaire. On estime que 1.1 % de la population mondiale possède la forme héritée du génome intégré d'HHV-6A/B (iciHHV-6A/B), ce qui signifie qu'environ 80 millions de personnes possèdent un génome d'HHV-6A/B dans un télomère de chaque cellule. Ceci signifie également que chez une personne iciHHV-6A/B, les virus peuvent se réactiver dans différents types de tissus cellulaires. Notamment, lors d'immunosuppression ou des traitements de chimiothérapie chez ces patients, la forme intégrée peut se réactiver et mène à de graves complications cliniques. Alors que les connaissances face à ces conséquences ont progressé, il demeure que les mécanismes fondamentaux utilisés par HHV-6A/B afin de s'intégrer aux télomères humains sont loin d'être élucidés. Les protéines précoces immédiates (IE) des herpèsvirus exercent plusieurs fonctions à des fins de réplications virales, dont celles d'être impliquées dans l'évasion du système immunitaire, dans la réponse aux dommages à l'ADN et dans le remodelage des protéines qui gouvernent les télomères. L'expression soutenue des protéines IE des herpèsvirus tout au long de leur infection afin d'établir la phase lytique et latente, font de ces protéines des protagonistes intéressantes dans la quête de la compréhension du déroulement de l'intégration d'HHV-6A/B. Les protéines IE s'associent à des corps nucléaires formés par la protéine PML (PML-NBs) et compromettent l'intégrité de ceux-ci afin de favoriser l'infection virale. Cependant, il a été documenté que lors de l'infection par HHV-6A/B, leur protéine IE, IE1 (IE1A et IE1B, respectivement), s'associe aux PML-NBs sans occasionner la dégradation ou la destruction de ceux-ci. D'un point de vue télomérique, les PML-NBs s'associent aux télomères endommagés. Notamment, les PML-NBs sont impliqués dans la recombinaison homologue des télomères. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes intéressés à l'étude des mécanismes associés à l'intégration d'HHV-6A/B en portant une attention particulière à la caractérisation de la protéine IE1 d'HHV-6A/B (IE1A/B). Dans un premier temps, nous avons identifié les corps nucléaires de la protéine PML (PML-NBs) comme promoteurs de la SUMOylation d'IE1B. Ce résultat nous a conduits à identifier un motif d'interaction SUMO putatif d'IE1B, essentiel à la fois pour sa SUMOylation et pour son oligomérisation avec les PML-NB. Nous avons ensuite étudié le rôle des PML-NBs dans l'intégration d'HHV-6B et identifié que les cellules déficientes pour la protéine PML étaient moins susceptibles à l'intégration d'HHV-6B. Ces résultats corrèlent avec le résultat des PML-NBs qui influencent la localisation d'IE1B aux télomères. La deuxième étude est associée avec celle précédente dont l'objectif était de valider les résultats obtenus pour IE1B et HHV-6B avec IE1A et HHV-6A, dans un contexte de SUMOylation et d'absence de PML-NBs. Nous avons identifié des sites putatifs pour la SUMOylation d'IE1A, importants pour son oligomérisation. Par ailleurs, la localisation d'IE1A aux télomères et l'intégration d'HHV-6A furent influencées par la présence de PML-NBs. Ensemble, ces deux études ont mis en lumière l'importance de la SUMOylation pour l'oligomérisation d'IE1A/B, leur localisation aux PML-NBs et l'importance de ces derniers dans l'intégration d'HHV-6A/B. Lors de la troisième étude, nous nous sommes intéressés à étudier HHV-6A/B dans un contexte télomérique et ce, en nous penchant sur une protéine télomérique majeure, la protéine TRF2. Nous rapportons que la réplication de l'ADN d'HHV-6A/B augmente considérablement le nombre de répétitions télomériques dans les cellules infectées. En outre, nous démontrons que TRF2 se lient aux répétitions télomériques virales pendant l'infection et elle est importante pour l'intégration d'HHV-6A/B. La dernière étude de cette thèse avait l'objectif de caractériser la fonction d'IE1B dans un contexte de réparation de l'ADN. Nous avons mis en évidence qu'IE1B induit de l'instabilité génomique en inhibant la signalisation de la protéine détectrice de dommage de l'ADN, NBS1. Nous avons identifié deux régions protéiques d'IE1B responsables de l'interaction avec NBS1 et son inhibition. L'interaction/inhibition d'IE1B avec NBS1 mène à la diminution de la signalisation de dommage à l'ADN. Ces données corrèlent avec les évènements de différentes voies associées à la recombinaison homologue qui sont réduits en présence d'IE1B. Toutefois, NBS1 est importante pour l'intégration d'HHV-6B dans les cellules qui utilisent un mécanisme d'élongation des télomères basé sur la recombinaison homologue. Cette étude soulève la possibilité que d'autres protéines virales contrôlent l'action d'IE1B lors l'intégration afin de ne pas saturer l'instabilité génomique qui serait toxique à la survie cellulaire et virale. Dans l'ensemble, cette thèse identifie pour la première fois l'association de protéines cellulaires, PML, TRF2 et NBS1, dans l'intégration d'HHV-6A/B. Elle permet de mieux comprendre l'implication d'IE1B lors de l'infection d'HHV-6B et elle permet de percevoir une conséquence possible de l'iciHHV-6B. L'implication et l'importance d'IE1B dans l'instabilité génomique suggèrent qu'IE1B serait une cible thérapeutique pertinente dans le traitement des réactions d'HHV-6A/B. / Human herpesviruses 6A/B (HHV-6A/B) are two ubiquitous viruses distributed worldwide that share 94% identity between them. These viruses persist throughout the host's life through a state of latency. The latency of HHV-6A/B is generated by integrating their entire genome into human telomeres. Telomeres protect the host's genome from its deterioration and dictate the cell lifespan. It is estimated that 1.1% of the world's population has the inherited form of the integrated HHV-6A/B genome (iciHHV-6A/B), meaning that about 80 million people have an HHV-6A/B genome in one telomere of each cell. In an iciHHV-6A/B+ individual, viruses can reactivate in different types of cell tissue. Particularly, during immunosuppression or chemotherapy treatments in these patients, the integrated form can reactivate and lead to serious clinical complications. While knowledge about these consequences has grown, the fact remains that the fundamental mechanisms used by HHV-6A/B to integrate at human telomeres are far from clear. The immediate early proteins (IE) of herpesviruses perform several functions for viral replication purposes, including those involved in evading the immune system, responding to DNA damage, and remodeling the proteins that govern telomeres. The sustained expression of the IE proteins of herpesviruses throughout their infection in order to establish the lytic and latent phase make these proteins interesting protagonists in the quest to a better understanding of the process leading to the integration of HHV-6A/B. The IE proteins associate with nuclear bodies formed by the PML protein (PML-NBs) to compromise their integrity and promote viral infection. However, it has been documented that upon infection of HHV-6A/B, their IE protein, IE1 (IE1A/B), associates with PML-NBs without causing their degradation or destruction. From a telomeric perspective, PML-NBs associate at damaged telomeres. In particular, the PML-NBs are involved in the homologous recombination of telomeres. As part of this thesis, we were interested in studying the mechanisms associated with the integration of HHV-6A/B with particular interest in the characterization of the IE1 protein of HHV-6A/B. We first identified the PML NBs as promoters of IE1B SUMOylation. This result led us to identify a putative SUMO interaction motif of IE1B that is essential for both its SUMOylation and for the oligomerization of IE1B with PML-NBs. We then investigated the role of PML-NBs in the integration of HHV-6B and identified that cells deficient for PML were less susceptible to HHV-6B integration. These results correlate with the result that PML-NBs influence the localization of IE1B to telomeres. The second study is associated with the previous one whose objective was to validate the results obtained for IE1B and HHV-6B with IE1A and HHV-6A, in a context of SUMOylation and absence of PML-NBs. We have identified putative sites for IE1A SUMOylation, important for its oligomerization. Furthermore, the localization of IE1A to telomeres and the integration of HHV-6A was influenced by the presence of PML-NBs. Together, these two studies highlighted the importance of SUMOylation for the oligomerization of IE1A/B, their localization to PML-NBs and the importance of these in the integration of HHV-6A/B. In the third study, we were interested in studying HHV-6A/B in a telomeric context by studying a major telomeric protein, the TRF2 protein. We report that the replication of HHV-6A/B DNA dramatically increases the number of telomeric repeats in infected cells. In addition, we demonstrate that TRF2 binds to viral telomeric repeats during infection and is important for the integration of HHV-6A/B. The last study of this thesis aimed to characterize the function of IE1B in the context of DNA repair. We have shown that IE1B induces genomic instability by inhibiting the function of the DNA damage sensor protein, NBS1. We have identified two protein regions of IE1B responsible for the interaction with NBS1 and its inhibition. Interaction/inhibition of IE1B with NBS1 leads to decreased DNA damage signaling. These data correlate with the events of different pathways associated with homologous recombination which are reduced in the presence of IE1B. However, NBS1 is important for the integration of HHV-6B into cells that use a mechanism of telomere elongation based on homologous recombination. This study raises the possibility that other viral proteins control the action of IE1B during integration to not saturate genomic instability that would be toxic to cell and viral survival. Taken together, this thesis identifies for the first time the association of cellular proteins, PML, TRF2 and NBS1, in the integration of HHV-6A/B. It provides a better understanding of the implication of IE1B in the infection of HHV-6B and in identifying a possible consequence of iciHHV-6B. The implication and importance of IE1B in genomic instability suggests that IE1B may be an interesting therapeutic target in the treatment of HHV-6B reactivations.

L’herpèsvirus humain 6 (HHV-6) est un pathogène opportuniste dont l’infection et/ou la réactivation sont associées avec des maladies telles la roséole, des désordres du système nerveux central, et des complications suite à la transplantation d’organes. Le séquençage du génome viral a révélé l’existence de deux types de HHV-6 (A et B), se distinguant par des séquences dissemblables dans des régions spécifiques et des propriétés biologiques différentes. Nos travaux portent sur la caractérisation de la protéine précoce-immédiate (IE) 2 de HHV-6A. Son expression précoce suite à l’infection et sa capacité de transactivation suggèrent qu’elle représente une protéine clé dans l’établissement d’une infection productive, grâce à son contrôle de la cascade d’expression des gènes viraux. De plus, le transcrit codant pour IE2 se situe dans la région la plus variable entre HHV-6A et -6B, suggérant que la biologie de cette protéine pourrait contribuer à expliquer les différences cliniques entre les deux types viraux. Afin de déterminer les protéines cellulaires recrutées par IE2 durant l’établissement de l’infection, nous avons criblé une librairie de cellules T à la recherche de partenaires d’interaction. Nous avons isolé la protéine Ubc9, enzyme jouant un rôle dans la voie de conjugaison de SUMO. Cette interaction a une importance fonctionnelle pour IE2, puisqu’Ubc9 réprime significativement l’activation de promoteurs par la protéine virale. Les domaines essentiels à la fonctionnalité d’IE2 n’avaient jamais été caractérisés. Nous avons démontré que les domaines N- et C-terminaux sont tous deux requis pour une transactivation optimale, et que la délétion de la queue C-terminale d’IE2 modifie significativement la transactivation et la localisation intranucléaire de la protéine. Nous avons également établi que la région R3 du promoteur précoce-immédiat de HHV-6A est positivement régulée par IE2. Globalement, ces travaux nous procurent une vision plus précise du rôle de la protéine IE2 dans l’initiation de l’infection par HHV-6. / Human herpesvirus 6 (HHV-6) is an opportunistic pathogen whose infection or reactivation are associated with diseases such as roseola, central nervous system disorders and organ transplant anomalies. Sequencing of the viral genome has exposed the existence of two HHV-6 variants (A and B), with diverging sequences in specific regions, and different biological characteristics. Our work focused on the characterization of HHV-6A immediate-early IE2 protein. Its prompt expression following infection and its transactivating ability suggest that IE2 constitutes a key protein for the establishment of a productive infection, owing to its control over the viral gene expression cascade. Moreover, the IE2 coding transcript is located in the most variable region between HHV-6A and -6B, suggesting that the biology of this protein could help explain the clinical differences between the two viral variants. In order to identify cellular proteins recruited by IE2 during the establishment of infection, we have screened a T-cell library for interaction partners. We have isolated Ubiquitin conjugating enzyme 9 (Ubc9), a protein involved in the small ubiquitin-related modifier (SUMO) conjugation pathway. This interaction has a functional relevance for IE2, with Ubc9 significantly repressing promoter activation by the viral protein. Protein domains essential for IE2 function had never been characterized. We have determined that the N- and C-terminal domains are both required for optimal transactivation, and that the deletion of the C-terminal tail of IE2 significantly alters transactivation and the intranuclear localization of the protein. Moreover, we have determined that the R3 domain of the immediate-early HHV-6A promoter represents an IE2 responsive element. Overall, this work provides a more precise image of the role of IE2 during the initiation of HHV-6 infection and a better comprehension of the biology of this complex virus.

Le virus Herpétique humain 6 (HHV-6), isolé il y a 20 ans, est un agent infectieux dont l'importance médicale est de plus en plus reconnue. Il existe deux variants distincts de HHV-6; HHV-6A et HHV-6B. Ces virus possèdent des propriétés biologiques différentes, notamment leur capacité à se propager dans diverses lignées cellulaires ainsi que leur association à des conditions pathologiques spécifiques. La maladie la plus commune définie cliniquement et associée au HHV-6B est la roséole universelle infantile (exanthema subitum). Des complications sévères de greffe de moelle osseuse, de cellules souches ou d'organes solides ont également été associées avec HHV-6. Récemment, un lien potentiel entre l'infection par HHV-6A et la maladie neurologique qu'est la sclérose en plaque (MS) a également été établi. HHV-6 est un virus à ADN qui contrôle de manière étroite le processus d'infection par une expression "en cascade" des gènes viraux. Les gènes IE, étant les premiers gènes exprimés suite à l'entrée du virus dans la cellule hôte, initient et contrôlent, non seulement la replication virale, mais également l'environnement cellulaire, de manière à permettre au virus d'établir une infection persistante au sein de l'hôte. Pour ces raisons, et parce qu'il reste beaucoup à comprendre, les protéines IE1 des virus HHV-6 sont devenues le sujet de notre étude. Au cours de nos recherches, nous avons découvert que des cellules qui exprimaient HHV6-IE1 avaient une production d'ARNm d'ifn-β diminuée de 90% suivant l'activation de la voix de l'IFN-β. Nous avons observé une diminution dose-dépendante de la quantité d'IRF3 nucléaire et dimerisé en présence de IE1. De plus, nous avons montré que IE1 perturbait l'"enhanceosome" de l'IFN-β en inhibant l'activité de liaison à l'ADN de IRF3. En présence des deux protéines (IE1A et IE1B), la quantité d'IRF3 lié est drastiquement réduite, ce qui diminue l'efficacité de transcription du gène de l'ifn-β. Stimulés par ces résultats, nous avons évalué la capacité d'IEl à interférer avec la cascade de signalisation de 1TFN de type I. Nous avons déterminé qu'IElB, contrairement à IE1A, possède un rôle inhibiteur et supprime l'induction des gènes répondant à 1TFN de type I. Ceci passe par un assemblage et une liaison non conforme du complexe ISGF3 aux séquences ISRE. IE1B se lie directement à STAT2, causant sa séquestration dans le noyau, et empêchant la formation du complexe actif ISGF3. De plus, nous avons identifié le domaine inhibiteur d'IElB (270-540 a.a.). De façon intéressante, une portion de 41 a.a. de ce domaine, normalement absente de la protéine IE1A, lorsque transféré à IE1A qui, permet a cette protéine d'influencer négativement l'expression des ISGs. De manière générale, ce travail fournit une analyse plus précise du rôle des protéines IE1 en tant qu'éléments viraux capables de réguler la réponse immune durant le processus infectieux.

HHV-6B, l'agent étiologique de la roséole infantile, infecte près de 90% de la population mondiale avant l'âge de 2 ans. Comme d'autres herpèsvirus, HHV-6B établit une latence à long terme dans la cellule hôte. Cette latence est toutefois distinguée des autres herpèsvirus par l'intégration du génome viral dans les télomères des cellules infectées. HHV-6B peut être hérité lorsque son génome est intégré dans des cellules germinales et a été identifié comme un agent prédisposant à l'angine de poitrine et à la prééclampsie chez la femme enceinte. Des séquences homologues aux télomères situées dans le génome de HHV-6B sont essentielles à l'intégration, cependant les mécanismes moléculaires sous-jacents sont inconnus. Puisque l'intégration du génome viral requiert la présence de séquences homologues, nous avons étudié la relation entre HHV-6B et la machinerie de réparation de l'ADN. Nos travaux démontrent que le virus inhibe la signalisation de réparation des cassures double brin de l'ADN dans les cellules infectées. Plus précisément la protéine immédiate précoce 1 (IE1) de HHV-6B récapitule à elle seule les effets inhibiteurs observés en termes d'infection. Nous avons pu démontrer que les fonctions de la protéine cellulaire NBS1, un acteur initial de la signalisation des dommages à l'ADN, sont inhibées par IE1, ce qui empêche ainsi l'activation de la kinase ATM et la phosphorylation du marqueur de dommage d'ADN H2AX. Nous avons aussi constaté une interaction entre IE1 et NBS1 et caractérisé leur domaine d'interaction. Nos résultats démontrent donc que HHV-6B affecte la machinerie de réparation de l'ADN, mais la raison est toutefois encore inconnue et nécessite davantage d'étude.

Le virus herpétique humain 6 de type A (HHV-6A) est reconnu pour sa capacité à établir des infections persistantes, à échapper à la réponse immunitaire et à intégrer son génome aux chromosomes cellulaires. Il s'agit d'un virus à ADN linéaire double-brin. À la suite de son entrée dans la cellule, les extrémités du génome viral pourraient être perçues comme une cassure double brin (CDB). La détection des dommages à l'ADN est assurée par le complexe protéique MRN, composé de MRE11, RAD50 et NBS1, qui entraîne l'autophosphorylation de la kinase ATM engageant une cascade de signalisation visant à réparer les CDB. Dans un contexte infectieux, le virus pourrait être affecté par ce mécanisme de réparation. La protéine virale *immediate-early* 1 (IE1A) est l'une des premières protéines exprimées à la suite de l'entrée du virus et est responsable de préparer un environnement cellulaire favorable à l'infection. Nous avons posé l'hypothèse que IE1A interagit avec le complexe MRN de la cellule afin de prévenir l'activation des mécanismes de réparation des CDB et ainsi affecter la réplication virale. Des études par microscopie confocale révèlent que la protéine IE1A est colocalisée avec la protéine NBS1 et que l'expression ectopique d'IE1A est suffisante et responsable du blocage des voies de réparation des CDB en bloquant ATM. L'expression de protéines tronquées d'IE1A a permis d'identifier que le domaine amino-terminal se situant entre 325 et 481 acides aminés semble responsable de l'interaction avec la protéine NBS1 du complexe MRN. Il a également été possible d'identifier que les huit derniers acides aminés du domaine carboxy-terminal d'IE1A sont essentiels à la fonction d'inhibition de l'autophosphorylation de la kinase ATM. Ces travaux ont permis de mettre en lumière la capacité de la protéine IE1A à interférer avec les mécanismes de réparation CDB. Éventuellement, des virus HHV-6A recombinants dans lesquels les domaines de liaison à NBS1 et d'inhibition de l'ATM sont délétés permettront d'étudier l'impact d'une infection HHV-6A sur la cascade signalétique menant à la réparation de l'ADN et l'importance de cette fonction dans l'infection et l'intégration du génome viral. / Human herpesvirus 6 type A (HHV-6A) is known for its ability to establish persistent infections, evade the immune response and integrate its genome into cellular chromosomes. HHV-6A possesses a linear double-stranded DNA genome, the ends of which could be perceived by the cells as double-strand breaks (DSB). DNA damages are detected by the MRN protein complex, composed of MRE11, RAD50 and NBS1 proteins. Activation of this complex leads to the autophosphorylation of the ATM kinase, initiating a signaling cascade aimed at initiating DSBs repair. During infection, the viral replication is likely to be affected by DNA repair mechanisms. Being one the first protein expressed upon infection, we hypothesized that the immediate-early 1 (IE1A) viral protein interferes with the cell's MRN complex to inhibit DSB repair mechanisms. Confocal microscopy studies revealed that the IE1A protein colocalized with the NBS1 protein, and that ectopic expression of IE1A was sufficient in blocking DSB repair pathways. Expression of truncated IE1A proteins identified the amino-terminal domain between 325 and 481 amino acids to be responsible for interaction with the NBS1 protein of the MRN complex. It was also possible to identify that the terminal eight amino acids of the IE1A carboxy-terminal domain are essentials for inhibition of ATM phosphorylation of H2AX. This work highlighted the ability of IE1A to interfere with DSB repair mechanisms. Eventually, recombinant HHV-6A viruses in which the NBS1-binding and ATM inhibition domains are deleted will be used to study the impact of these mutations on the signaling cascade leading to DNA repair, and the importance of this function in infection and viral genome integration.