Les cellules eucaryotes ont évolué de façon à s'assurer qu'aucun ARNm contenant des introns ne soit exporté du noyau. Néanmoins, les rétrovirus ont besoin d'exporter leur ARN non-épissé vers le cytoplasme afin de servir de matrice pour la traduction des protéines virales, ou d'être encapsidé comme ARN génomique dans les néo-virions. Différentes stratégies ont alors été mises en place par ces virus dans le but de détourner les voies d'export nucléaire cellulaires pour mener à bien l'export de leur ARN non-épissé. Le virus de la leucémie murine (MLV), l'un des premier rétrovirus de mammifère découvert, possède un génome qui, à l'inverse d'autres rétrovirus ne permet pas de coder pour des protéines accessoires pouvant aider à l'export de son ARN non-épissé. Bien que différentes séquences cis-régulatrices présentes sur l'ARN non-épissé ont été montrées comme favorisant l'export nucléaire de cet ARN, la/(les) voie(s) d'export détournée(s) par le MLV reste(nt) jusqu'alors inconnue(s).Dans les travaux présentés ici nous démontrons que le virus du MLV est capable de détourner la voie d'export cellulaire Tap pour exporter ses ARN épissé et non-épissé du noyau. Cet export permet notamment au virus d'exprimer ses protéines structurales et enzymatiques. De plus, nos résultats suggèrent également que l'export de l'ARN non-épissé du MLV est aussi possible par la voie d'export cellulaire CRM1, afin de favoriser leur encapsidation. En résumé, nos données révèlent un mode de régulation complexe, mis en place par le MLV, afin d'exporter l'ARN non-épissé et ainsi de distinguer sa destinée. / Eukaryotic cells have evolved to ensure that intron-containing mRNA do not leave the nucleus. However, retroviruses must export their intron-containing RNA in the cytoplasm to be either translated in viral proteins or packaged as genomic RNA in progeny viruses. Then, retroviruses are using different mechanisms in order to hijack cellular nuclear export pathway to export their unspliced RNA. Murine leukemia virus (MLV) is a simple retrovirus, one of the first discovered, which do not have the possibility to encode accessory proteins to help its unspliced RNA export. Although several cis-elements of the MLV unspliced RNA have been identified to regulate the cytoplasmic accumulation of this RNA, the pathway(s) hijacked by the MLV is(are) unrevealed until today. The researches present in this manuscript show that the MLV is able to hijack the cellular export pathway Tap dependant to export its spiced and unspliced RNA from the nucleus. This export leads to the expression of structural and enzymatic viral proteins. Moreover, our results suggest that the MLV can also hijack the cellular export factor CRM1 to export its unspliced RNA in order to package them. Finally, our data reveal the existence of a complex regulation mechanism use by the MLV to export and distinguish unspliced RNA regarding their destiny.

Le genre des Deltaretrovirus est composé des virus de la leucose bovine (BLV) et des virus T-lymphotropes de primates (PTLV-1, -2, -3 et -4) qui regroupent les virus humains T-lymphotropes (HTLV-1, -2, -3 et -4) et les virus simiens apparentés (STLV-1, -2, -3 et -4). Seules les infections par les PTLV-1 et BLV sont associées à des pathologies : une lymphoprolifération maligne appelée ATLL chez l'homme et le singe ou une maladie neurologique appelée HAM/TSP chez l'homme infectés par les PTLV-1 et une lymphoproliferation maligne chez les bovins infectés par BLV. L'infection par HTLV-2 n'est associée qu'à une lymphocytose et le pouvoir pathogène d'HTLV-3 n'est pas caractérisé à ce jour. Les lentivirus, parmi lesquels on trouve les agents étiologiques du SIDA VIH-1 et VIH-2, et les Deltaretrovirus, sont des rétrovirus complexes. Ils codent donc, en plus des protéines structurales et enzymatiques, pour des protéines régulatrices ainsi que pour des protéines auxiliaires qui seront au centre des travaux présentés. Chez HTLV-1 et BLV, les protéines auxiliaires jouent un rôle primordial dans l'infectiosité in vivo. Or ces protéines n'avaient pas encore été décrites chez les PTLV-3. Leur caractérisation composait donc le premier objectif de ces travaux de thèse. Nous avons ainsi identifié les ARN messagers codant 3 nouvelles protéines putatives in vitro. Nous avons étudié les caractéristiques de ces protéines, notamment leur rôle dans le cycle des PTLV-3 in vitro et leur expression in vivo. Dans un second travail, nous avons essayé de comprendre si les différents domaines fonctionnels déjà identifiés dans la protéine Vpx, une protéine auxiliaire de VIH-2 influençaient sa capacité à interagir avec le facteur de restriction cellulaire SAMHD-1. Nous avons voulu déterminer le compartiment cellulaire dans lequel Vpx induisait la dégradation de SAMHD-1 et la cinétique de ce phénomène, qui permet à ce virus de se répliquer dans les lignées myéloïdes. Ces travaux apportent des éléments nouveaux dans la compréhension du rôle des protéines auxiliaires sur la régulation fine du cycle rétroviral et l'échappement au système immunitaire inné / Deltaretroviruses include bovine leukemia viruses (BLV) and primate Tlymphotropic viruses (PTLV-1, -2, -3 and -4) which are composed of human Tlymphotropic (HTLV-1, -2, -3 and -4) and of their simian counterparts (STLV-1, -2, -3 and -4). PTLV-1 and BLV are the only ones associated to pathologies: a lymphoproliferative disorder named ATLL in humans and non human primates and a neurological disorder named HAM/TSP in humans in the case of PTLV-1 and a Bmalignant lymphoproliferation in BLV infected cattle. HTLV-2 has not been associated with any disease so far and the pathogenic potential of HTLV-3 remains unknown. Lentiviruses, including HIV-1 and -2 the AIDS etiological agents, and Deltaretroviruses, are complex retroviruses. Therefore, in addition to structural and enzymatic proteins they encode regulatory proteins and also auxiliary proteins, the main subject of this work. HTLV-1 and BLV auxiliary proteins play key roles in viral infection in vivo. Whether the genome of PTLV-3 encodes such proteins was not determined yet. Therefore their characterization was the first goal of my PhD work. We identified in vitro messenger RNAs encoding 3 new putative proteins. Their impact on the PTLV-3 viral life cycle in vitro and their expression in vivo were then investigated. As a second part of this work, we examined the relationship existing between the Vpx HIV-2 auxiliary protein and its ability to interact with a restriction factor named SAMHD-1. Vpx induces SAMHD-1 degradation and the kinetic of such degradation allows the virus to replicate in myeloid cells. Altogether, these projects provide new insights into the understanding of the roles played by retroviral auxiliary proteins in connection with a tight regulation of viral life cycle and an escape from innate immunity

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Les cellules épithéliales possèdent deux domaines membranaires distincts: le domaine apical, qui fait face à la lumière de l'organe, et le domaine basolatéral, qui interagit avec les cellules adjacentes et la matrice sous-jacente. Ces deux régions membranaires sont formées, entre autres, par la distribution particulière des protéines et des lipides membranaires. Les protéines membranaires sont transportées vers un domaine précis par l'intermédiaire de vésicules. Ce transport vésiculaire est contrôlé par des protéines spécialisées responsables d'étapes spécifiques de ce tri moléculaire. Parmi ces protéines spécialisées, les protéines "adaptrices" reconnaissent des structures ou des séquences d'acides aminés retrouvées sur les protéines membranaires. Ces signaux de transport servent d'adresses qui permettent à la machinerie cellulaire de reconnaître les protéines et de les transporter à destination. Les virus enveloppés utilisent ce processus de transport pour bourgeonner à des régions spécifiques de la cellule; notamment, à l'un ou à l'autre des domaines membranaires des cellules épithéliales. Il a précédemment été démontré que le virus de l'immunodéficience humaine (VIH) bourgeonne à la surface basolatérale des cellules épithéliales, et que le signal responsable de ce phénomène se trouve dans la partie cytoplasmique des glycoprotéines. Cependant, les structures ou acides aminés impliqués dans le signal n'étaient pas identifiés. Cette étude décrit le processus par lequel le signal de transport basolatéral des glycoprotéines du VIH a été identifié. Un système d'expression transitoire prenant avantage de cellules épithéliales MDCK directement cultivées sur membranes semi-perméables est utilisé. Une analyse de mutagénèse dirigée a démontré que la tyrosine amino-terminale de la région cytoplasmique est une composante essentielle du signal de transport. Cette étude suggère aussi qu'une structure locale en tours 13 contribue à la reconnaissance du signal. Enfin, les glycoprotéines mutantes ne démontrent aucune perte de fonction (infection, cinétiques de réplication virales), mais sont distribuées de façon non-polarisée à la surface cellulaire. Des observations préliminaires sur les glycoprotéines des virus de la leucémie T-lymphotropique humaine (HTLV) et de la leucémie mutine (MuL,V) suggéraient qu'elles possèdent des signaux de transport basolatéral. L'effet des glycoprotéines mutantes de ces deux virus sur le bourgeonnement polarisé du VIH a donc été étudié. Les signaux de transport de ces glycoprotéines ont été identifiés; ils se retrouvent dans la région cytoplasmique de ces glycoprotéines et une tyrosine est essentielle à chacun. La conservation d'un tel signal dans plusieurs rétrovirus suggère que le bourgeonnement polarisé est un phénomène important dans la biologie de ce groupe de virus. Enfin, étant donné que l'incorporation des glycoprotéines dans la particule virale est essentielle au bourgeonnement polarisé du VIH, les mécanismes gouvernant ce phénomène ont été étudiés. Il a été démontré que la délétion de la partie cytoplasmique des glycoprotéines du VIH permettait leur incorporation à l'intérieur de particules rétrovirales hétérologues. Ces observations sont ici reproduites en tenant compte de l'utilité de ces vecteurs en thérapie génique. Les vecteurs rétroviraux ayant incorporé les glycoprotéines tronquées transduisent spécifiquement un gène dans les cellules CD4+ d'une population mixte de lymphocytes. L'ensemble de ces études permettront de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans l'assemblage des rétrovirus et le transport intracellulaire de leurs protéines.

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

Les rétrovirus endogènes (ERV) sont constitutifs du génome des eucaryotes et représentent environ 400000 loci dans le génome humain divisés en différentes familles. Ces HERV (Human ERV) sont pour la majorité silencieux en contexte physiologique excepté dans le placenta mais présentent une activité transcriptionnelle en contexte pathologique comme par exemple dans les cancers. Il est difficile de comprendre de façon systématique les mécanismes de régulation/dérégulation des HERV et leur implication en contexte physiopathologique car il n’existe à ce jour aucun critère permettant de distinguer qu’elles sont les longues terminaisons répétées (LTR) transcriptionnellement actives dans l’ensemble de ces éléments de régulation. Nous avons développé deux générations de puces à ADN haute densité afin d’appréhender quelles étaient les LTR réactivées dans les cancers et de comprendre les mécanismes sous-jacents à la transcription des HERV. Avec la première version de la puce HERV, nous avons notamment identifié six loci de la famille HERV-W différentiellement exprimés dans le cancer testiculaire dont le locus ERVWE1 qui code pour la syncytine-1 impliquée dans la morphogénèse placentaire. L’analyse de l’ADN des tumeurs et des tissus sains adjacents démontre que l’hypométhylation des régions U3 promotrices est un pré-requis à l’activation des HERV. La deuxième version de la puce HERV a été utilisée pour une recherche de biomarqueurs pronostiques dans le cancer du poumon non à petites cellules. Ceci a permis de mettre en évidence des réactivations de HERV dans certains échantillons cancéreux et illustre la difficulté d’une telle approche au regard des disparités inter-individus / Endogenous Retroviruses (ERVs) are inherited part of the Eukaryotic genomes, and represent about 400,000 loci in the Human genome divided in distinct families. The majority of HERVs (Human ERV) are mainly silent in most physiological contexts excepted in placenta, whereas a significant expression is observed in pathological contexts such as cancers. It is difficult to understand HERV (de)regulation mechanisms and their implication in physio-pathological contexts, as there is no criteria defining transcriptional active promoters HERV long terminal repeats (LTRs) among all these regulatory élements. We developed two versions of highdensity DNA microarray to specifically detect LTR reactivated in cancers and try to understand transcription mechanism of HERV. With the first version of HERV-microarray, we identified six HERV-W loci over-expressed in testicular cancer, including the domesticated ERVWE1 locus which produces an envelope protein dubbed Syncytin-1 associated with placenta development. The analysis of DNA from tumoral versus normal tissue reveals that hypomethylation of U3 promoters in tumors is a prerequisite of HERV activation. The second version of HERV-microarray was used to identify prognosis biomarkers in non small cell lung cancer. This study identified HERV reactivation in some samples and highlighted difficulties of such approach due to inter-individuals disparities

Les cancers sont un groupe de maladies diverses et complexes responsables de millions de décès chaque année à travers le monde. Ces maladies sont multicausales et peuvent être engendrées par de nombreux facteurs génétiques ou environnementaux. Parmi les facteurs susceptibles de déclencher l’oncogénèse, les agents infectieux (virus, bactéries et parasites) sont à l’origine de plus de 16 % des cancers. Parmi les virus, l’étude de la famille des Retroviridae a permis de comprendre les mécanismes de l’oncogénèse virale. Certains rétrovirus portent des oncogènes d’origine cellulaire, d’autres activent des oncogènes cellulaires lors de leur insertion dans le génome de l’hôte et d’autres enfin portent des protéines virales oncogènes. Parmi ces derniers, le rétrovirus JSRV (Jaagsiekte Sheep Retrovirus) est responsable de l’adénocarcinome pulmonaire ovin chez les petits ruminants. JSRV transforme des cellules épithéliales alvéolaires et bronchiolaires via sa protéine d’enveloppe (Env) qui dérégule des voies de signalisation cellulaire contrôlant la prolifération, dont la voie Akt/mTOR (Phosphatidylinositol 3-kinase Alpha serine-Threonine-protein Kinase/ mammalian Target Of Rapamycin). Nous avons identifié la protéine cellulaire RALBP1 (RalA Binding Protein 1) comme un partenaire de Env et analysé les effets de cette interaction sur la transformation induite par JSRV. Nous avons confirmé la formation de complexes protéiques RALBP1/ Env dans les cellules de mammifères. Par inhibition de l'expression de RALBP1 avec des siRNA spécifiques, nous avons montré que la protéine cellulaire est impliquée dans le processus de transformation cellulaire induite par l’enveloppe et dans la modulation de la voie mTOR /p70S6K. Nous avons mis en évidence la sous-expression de RALBP1 dans les cellules exprimant Env in vitro, mais aussi ex vivo dans les cellules primaires tumorales et in vivo dans les tissus tumoraux. Nous avons déterminé que CDC42, un activateur de p70S6K dont l’activité est négativement régulée par RALBP1, interagit avec l’enveloppe de JSRV. Nous avons posé l’hypothèse que la diminution de RALBP1 provoquée par l’Env activerait CDC42 ce qui conduirait à l’activation p70S6K. CDC42 étant impliqué dans l’organisation du cytosquelette d’actine, nous nous sommes intéressés à l’effet de l’enveloppe sur le cytosquelette d’actine. Nous avons mis en évidence une désorganisation du cytosquelette d’actine et une perte de la polarisation des cellules exprimant l’enveloppe de JSRV. Comme de nombreux autres virus, JSRV pourrait moduler le cytosquelette d’actine des cellules épithéliales qu’il infecte afin de désorganiser l’épithélium et ainsi affecter son hôte plus efficacement / Worldwide, cancers are a group of diverse and complex diseases responsible for millions of deaths every year. These diseases are multicausal and associated with various genetic and environmental factors. Infectious agents (viruses, bacteria and parasites) are at the origin of more than 16 % of cancers. Among viruses, the study of the Retroviridae family allowed us to understand the mechanisms of viral oncogenesis. They transform cells by carrying oncogenes, by the activation of cellular oncogenes after their integration into the host genomes or by the oncogenic properties of some of their proteins. Among the later, JSRV (Jaagsiekte Sheep Retrovirus) is responsible for ovine lung adenocarcinoma in small ruminants. It transforms alveolar and bronchiolar epithelial cells via its envelope protein (Env). Env expression deregulates pathways involved in the control of cellular proliferation, such as the Akt/mTOR (Phosphatidylinositol 3-kinase Alpha serine-Threonine-protein Kinase/ mammalian Target Of Rapamycin) pathway. We identified RALBP1 (RalA Binding Protein 1) as a cellular partner of Env and analyzed the effects of these interaction on the JSRV induced transformation. We confirmed the formation of RALBP1/Env complexes in cells. By inhibition of RALBP1 expression with specific siRNA, we showed that RALBP1 is involved in Env mediated transformation and in the modulation of the mTOR/p70S6K pathway. We demonstrated the down expression of RALBP1 in vitro in cell lines expressing Env, and importantly ex vivo in primary cells derived from tumoral lungs and in vivo in tumoral lungs. We determined that CDC42, an activator of p70S6K whose activity is negatively regulated by RALBP1, interacts with the envelope of JSRV. We make the hypothesis that the activation of CDC42, following the Env-mediated decrease of RALBP1, would lead to the activation of p70S6K. As CDC42 is involved in the organization of the actin cytoskeleton, we were interested in the effect of Env on actin cytoskeleton. We showed the disorganization of actin cytoskeleton and the loss of polarization in cells expressing Env JSRV. As many viruses, JSRV could modulate the actin cytoskeleton in epithelial cells via its envelope in order to disrupt the epithelium and affect its host more efficiently

Chez les mammifères, les lymphocytes T CD4 sont essentiels à la défense de l’organisme contre des infections par des pathogènes ou le développement de tumeurs. Après activation, les lymphocytes T CD4 naïfs ont la capacité de se différencier en divers lymphocytes T helper (Th1, Th2, Th17…) en fonction des signaux reçus. Le choix du lignage permet d’adapter le phénotype et la fonction des cellules au type de danger détecté. Le processus de différenciation des lymphocytes T helper implique l’établissement de programmes d’expression des gènes distincts. La dynamique et la stabilité de ces programmes sont notamment régulées par l’activité d’éléments cis-régulateurs. Le but de ma thèse était de comprendre les mécanismes épigénétiques qui contrôlent la programmation des lymphocytes T CD4. Dans cet objectif, nous avons étudié le rôle de la H3K9 méthyl-transférase SETDB1 dans la différenciation des lymphocytes T CD4 en Th1 et Th2, deux lignages T helper fortement antagonistes. Nous avons découvert que SETDB1 réprime de manière critique le programme d’expression des gènes Th1. En effet, en l’absence d’expression de Setdb1, la différenciation Th1 est exacerbée. De plus, lorsqu’elles sont exposées à un signal pro-Th1, les cellules Th2 franchissent les barrières de lignage et se transdifférencient en Th1. De manière surprenante, SETDB1 ne cible pas directement les enhancers Th1. Au contraire, l’enzyme dépose de manière type cellulaire spécifique la marque répressive H3K9me3 au niveau d’un set restreint de rétrovirus endogènes (ERVs). Des analyses bio-informatiques ont indiqué que les rétrotransposons ciblés sont fortement associés à des gènes impliqués dans les processus immunitaires. La suite de ces analyses a indiqué que ces ERVs flanquent et répriment l’activité d’éléments cis-régulateurs des gènes Th1, ou agissent eux même comme des enhancers du lignage. En conclusion, la déposition de H3K9me3 par SETDB1 garantit l’intégrité des lymphocytes T helper en réprimant un panel d’ERVs qui ont été exaptés en modules cis-régulateurs pour façonner et contrôler le réseau de gènes Th1. / CD4 T lymphocytes play a central role in the defense of mammal organisms against infections by pathogens and the development of tumors. Upon activation, naïve CD4 T cells differentiate into distinct helper cell subsets depending on environmental cues. T helper cells are key players of the immune system as they finely orchestrate immune responses in a danger-adapted manner. The process of T helper differentiation relies on the establishment of complex and lineage-specific gene expression programs. The dynamics and stability of these programs are regulated at the chromatin level through epigenetic control of cis-regulatory elements. My thesis objective was to investigate the epigenetic pathways involved in the regulation of enhancer activity in CD4 T cells. In this purpose, we studied the role of the H3K9 specific methyltransferase SETDB1 in the differentiation of Th1 and Th2 cells, which are strongly antagonistic. We report that SETDB1 critically represses the Th1 gene expression program. Indeed, Setdb1-deficient naïve T cells show exacerbated Th1 priming. Moreover, when exposed to a Th1-instructive signal, SETDB1-deficient Th2 cells cross lineage boundaries and transdifferentiate into Th1 cells. Surprisingly, SETDB1 does not directly target Th1 enhancers to heterochromatin. Instead, SETDB1 deposits the repressive H3K9me3 mark at a restricted and cell type specific set of endogenous retroviruses, strongly associated with genes involved in immune processes. Further bioinformatic analyses indicated that these retrotransposons flank and repress Th1 gene cis-regulatory elements or behave themselves as Th1 gene enhancers. Thus, H3K9me3 deposition by SETDB1 ensures T cell lineage integrity by repressing a repertoire of ERVs that have been exapted into cis-regulatory modules to shape and control the Th1 gene network.

Le premier membre de la famille des rétrovirus humains HTLV (Virus T-lymphotropique Humain), HTLV-1, a été découvert en 1980 et l’on estime aujourd’hui à plus de 10 millions le nombre d’individus infectés à travers le monde. Après une période de latence d’environ 40 ans, 5% des individus infectés développent des leucémies, des lymphomes adultes de lymphocytes T (ATLL) ou encore une myélopathie associée à HTLV-1/ paraparésie spastique tropicale (HAM/TSP). L’apparition de la maladie serait en grande partie orchestrée par deux protéines virales, soit Tax et HTLV-1 bZIP factor (HBZ). L’expression du génome viral se fait à partir d’un transcrit sens de pleine longueur suite à un épissage alternatif, à l’exception du gène HBZ. HBZ est produite à partir d’un transcrit antisens initié dans la séquence terminale longue répétée (LTR)’3. Elle a été décrite comme étant capable de réguler négativement la transcription virale dépendante de Tax en se dimérisant avec des facteurs de transcription cellulaires tels que CREB-2 et certains membres de la famille Jun. HBZ a aussi un pouvoir prolifératif et bien que nous ne sachions toujours pas le mécanisme moléculaire menant à l’oncogenèse par HBZ, nous savons qu’elle module une multitude de voies de transduction de signaux, dont AP-1. Nous avons récemment mis en évidence un transcrit antisens nommé Antisense Protein of HTLV-2 (APH-2) chez HTLV-2 qui n’est associé qu’à une myélopathie apparentée au HAM/TSP. Ce n’est qu’en 2005 que HTLV-3 et HTLV-4 se sont rajoutés au groupe HTLV. Cependant, aucune corrélation avec le développement d’une quelconque maladie n’a été montrée jusqu’à ce jour. Le premier volet de ce projet de doctorat avait pour objectif de détecter et caractériser les transcrits antisens produits par HTLV-3 et HTLV-4 et d’étudier les protéines traduites à partir de ces transcrits pour ainsi évaluer leurs similitudes et/ou différences avec HBZ et APH-2. Nos études de localisation cellulaire réalisées par microscopie confocale ont montré que APH-3 et APH-4 sont des protéines nucléaires, se retrouvant sous la forme de granules et, dans le cas d’APH-3, partiellement cytoplasmique. Ces granules co-localisent en partie avec HBZ. Les analyses à l’aide d’un gène rapporteur luciférase contenant le LTR 5’ de HTLV-1 ont montré que APH-3 et APH-4 peuvent aussi inhiber la transactivation du LTR 5’ par Tax. Aussi, des études faisant appel au gène rapporteur précédé d’un promoteur de collagénase (site AP-1), ont montré que ces deux protéines, contrairement à HBZ, activent la transcription dépendante de tous les membres des facteurs de transcription de la famille Jun. De plus, les mutants ont montré que le motif fermeture éclair (LZ) atypique de ces protéines est impliqué dans cette régulation. En effet, APH-3 et APH-4 modulent la voie Jun-dépendante en se dimérisant via leur LZ atypique avec la famille Jun et semblent activer la voie par un mécanisme ne faisant pas par d’un domaine activateur autonome. Dans un deuxième volet, nous avions comme objectif d’approfondir nos connaissances sur la localisation nucléolaire de HBZ. Lors de nos analyses, nous avons identifié deux nouveaux partenaires d’interaction, B23 et la nucléoline, qui semblent être associés à sa localisation nucléolaire. En effet, ces interactions sont plus fortes suivant une délétion des domaines AD et bZIP de HBZ qui dans ce cas est localisée strictement au nucléole. De plus, bien que APH-3 et APH-4 puissent se localiser aux nucléoles, HBZ est la seule protéine traduite à partir d’un transcrit antisens pouvant interagir avec B23. Finalement, ces travaux ont clairement mis en évidence que HTLV-3 et HTLV-4 permettent la production de transcrits antisens comme chez d’autres rétrovirus. Les protéines traduites à partir de ces transcrits antisens jouent d’importants rôles dans la réplication rétrovirale mais semblent avoir des fonctions différentes de celles de HBZ au niveau de la régulation de la transcription de la voie Jun. HBZ semble aussi jouer un rôle unique dans le nucléole en ciblant les protéines nucléolaires de la cellule. Ces études démontrent que les protéines produites à partir de transcrits antisens chez les rétrovirus HTLV partagent plusieurs ressemblances, mais démontrent aussi des différences. Ainsi, les APH pourraient, en tant qu’outil comparatif, aider à mieux cibler les mécanismes moléculaires importants utilisés par HBZ pour induire la pathogénèse associée à une infection par HTLV. / The first human T-cell lymphotropic virus (HTLV) family member was discovered in 1980 and it is estimated that approximately 10 million people are infected with HTLV-1 worldwide. After about 40 years, 5% of infected individuals will develop an adult T-cell leukemia/lymphoma (ATLL) while another 4% will develop HTLV-1-associated myelopathy/tropical spastic paraparesis (HAM/TSP). It is believed that two viral proteins, Tax and HBZ, together orchestrate the oncogenic process. The viral proteins are expressed from an alternatively spliced sense transcript except for the HBZ gene. HBZ is translated from an antisense transcript initiated in the long terminal repeat (LTR)’3. This viral protein is capable of inhibiting Tax transactivation of the LTR5’ by dimerizing with cellular transcription factors such as CREB-2 and c-Jun. HBZ also has proliferating capacities and while the molecular mechanisms leading to the disease still need to be elucidated, it is well known that HBZ can modulate a multitude of signal transduction pathways like AP-1. We have recently discovered an antisense transcript termed Antisense Protein of HTLV-2 (APH-2) produced in HTLV-2. HTLV-2 is only associated to myelopathies resembling HAM/TSP. HTLV-3 and HTLV-4 were discovered in 2005 and have not been associated with any type of disease thus far. The first goal of this PhD project was hence to detect and characterize the antisense transcripts produced in HTLV-3 and HTLV-4, to study the functions of these translated proteins and to evaluate their similarities and/or differences shared with HBZ and APH-2. Our localization studies using confocal microscopy demonstrated that APH-3 and APH-4 are found in the nucleus as speckles, and for APH-3, also partially cytoplasmic. These two proteins can also partially colocalize with HBZ. Using a luciferase reporter plasmid bearing the HTLV-1 LTR5’, we demonstrated that APH-3 and APH-4 could inhibit Tax transactivation of the LTR5’. We also used a luciferase reporter plasmid bearing the collagenase promoter, which bears an AP-1 site, and demonstrated that both viral proteins could activate transcription in the presence of any of the Jun family of transcription factors. We generated several mutants and the atypical leucine zipper (LZ) found in APH-3 and APH-4 is crucial for this regulation. In fact, APH-3 and APH-4 using their atypical LZ dimerize with Jun family members and activate this pathway using a mechanism other than an autonomous activation domain. Our next goal was to investigate the significance of the HBZ nucleolar localization. During this project, we identified two new interacting partners, B23 and nucleolin, which seem to be associated with its nucleolar localization. In fact, these interactions are stronger when HBZ is deleted of its AD and bZIP domains and hence when HBZ demonstrates a stronger nucleolar distribution. Moreover, while APH-3 and APH-4 are also found in the nucleolus, HBZ is the only antisense protein able to interact with B23. Finally, this work clearly demonstrates that HTLV-3 and HTLV-4 can produce an antisense transcript alike other retroviruses. The encoded proteins play an important role in retroviral replication and seem to regulate Jun-dependant transcription differently than HBZ. HBZ also seems to have a unique role in the nucleoli by targeting specific cellular nucleolar proteins. Similarities but also differences are shared between the antisense proteins. Thus, the APH proteins represent a good comparative tool in order to better understand the molecular mechanisms involved in HTLV induced diseases.

Les rétrovirus endogènes (ERV) sont des éléments constitutifs de la plupart des génomes eucaryotes, et représentent chez l’humain environ 400000 loci. Les HERV sont divisés en familles distinctes, composées d’éléments apparentés mais structurellement hétérogènes. Leur activité peut être néfaste, neutre, mais aussi bénéfique. La majorité des HERV semble silencieuse dans les cellules somatiques. Cependant certains présentent une forte activité en contextes physiologiques. Par ailleurs, une expression significative de HERV est fréquemment observée dans des contextes pathologiques, tels que les cancers. La mise sous silence des éléments répétés est supposée se produire principalement par la méthylation de leur ADN. Nous nous sommes donc intéressés à l’implication de la méthylation des régions régulatrices des HERV, les LTR, dans le contrôle de leur expression. D’une part cette étude nous a permis de mettre en évidence une méthylation locus- et tissu- spécifique de LTR HERV en contexte physiologique, impliquant notamment des modalités particulières de méthylation contrôlant l’expression placentaire de HERV domestiqués. D’autre part ce travail nous a permis de déterminer que six loci HERV-W, incluant un locus domestiqué, sont réactivés de manière autonome dans des tumeurs testiculaires sous l’influence d’un changement de modalité de méthylation intra-famille. Ainsi la méthylation des HERV influence leur expression, mais sous des modalités variables selon les loci et les contextes concernés / Endogenous retroviruses are constitutive elements of most eukaryotic genomes. They represent about 400,000 loci in the human genome. HERVs are divided into distinct families on the basis of phylogenetic identities but are highly heterogeneous in structures. Their activity can be detrimental, neutral, or beneficial to the host. Majority of HERVs seems silent in somatic cells. Still, some are highly expressed in physiological contexts. Besides, a significant expression of HERVs is frequently observed in pathological contexts such as cancers. Silencing of repeated elements is supposed to occur mainly through DNA methylation. We were therefore interested by the implication of HERV regulatory region (LTR) methylation in the control of their expression. First, this study identified locus and tissues –specific HERV LTR methylation in physiological context, worth noting particular methylation modalities that control domesticated HERVs placental expression. Second, we could determine a change in intra-family LTR methylation modalities in testicular tumors leading to the autonomous reactivation of six HERV-W loci, among which a domesticated one. Thus methylation clearly influences HERVs expression, but under modalities varying upon the loci and the contexts

L’herpèsvirus humain (HHV) 6 est un betaherpèsvirus largement répandu, associé à plusieurs maladies neuroinflammatoires, telles que des encéphalites ou la sclérose en plaques (SEP). Cependant, les mécanismes impliqués dans la neuropathologie induite par les deux espèces d’HHV-6, HHV-6A et HHV-B, sont peu connus. De plus, l’absence de modèle d’infection chez le petit animal a ralenti l’étude de la pathogénèse virale. Dans ce contexte, nous avons développé un modèle d’infection par HHV-6 chez des souris transgéniques, qui expriment la protéine CD46 humaine, identifiée comme récepteur cellulaire pour HHV-6. Nous avons pu démontrer une persistance de l’ADN viral d’HHV-6A, mais pas d’HHV-6B, dans le cerveau de souris transgéniques pendant plusieurs mois. De plus nos résultats montrent qu’HHV-6A induit la sécrétion de chimiokines pro-inflammatoires par les cellules neurales murines et provoque l’infiltration de cellules immunitaires dans le cerveau de souris infectées. Enfin, HHV-6A, mais pas HHV-6B, pourrait induire des réponses cellulaires chez les cellules murines via le récepteur de l’immunité innée TLR9 (toll-like receptor 9). En collaboration avec une équipe de Grenoble, nous avons ensuite montré que l’infection par HHV-6A induit l’expression de rétrovirus endogènes humains (HERV) dans des cellules mononuclées et des lignées neurales humaines. Ces HERV, en particulier leurs protéines d’enveloppe qui présentent des propriétés pro-inflammatoires, sont associés à diverses maladies autoimmunes dont la SEP. HHV-6A pourrait donc participer au développement de pathologies inflammatoires via l’induction de ces HERV. L’ensemble de ces travaux supporte ainsi l’existence d’un lien entre l’infection par HHV-6A et la neuroinflammation, et apporte de nouvelles pistes quant aux mécanismes potentiellement impliqués. / Human herpesvirus (HHV) 6 is a widely spread betaherpesvirus, which has been associated to several neuroinflammatory diseases, such as encephalitis or multiple sclerosis (MS). However, the mechanisms explaining the neuropathology induced by the two species of HHV-6, HHV-6A and HHV-6B, remain to be elucidated. Moreover, the lack of small animal model for HHV-6 infection has considerably hampered the study of viral pathogenesis. In this context, we have generated several lines of mice expressing the human CD46 protein, identified as a cellular receptor for HHV-6, and characterized the infection. We demonstrated that DNA of HHV-6A, but not HHV-6B, can persist in the brain of CD46 transgenic mice for several months after intracranial injection. Moreover our results show that HHV-6A induces chemokine secretion by in vitro cultured murine brain cells and provokes leucocyte infiltration in the brain of infected mice. Finally, HHV-6A, but not HHV-6B, could activate cellular responses in murine cells through binding to toll-like receptor 9. In collaboration with the team of P. Marche in Grenoble, we then showed that HHV-6A and HHV-6B infection induce the expression of envelope genes from human endogenous retrovirus W (HERV-W) in human blood mononucleated cells and human neural cell lines. Envelope proteins of HERV-W are known to exhibit strong pro-inflammatory properties and were associated to various autoimmune diseases, including multiple sclerosis. HHV-6A and HHV-6B could therefore participate in the development of inflammatory disorders via the activation of these HERV genes. Altogether this work supports the hypothesis of a link between HHV-6 infection neuroinflammation and opens new perspectives in the study of the mechanisms potentially involved.