L’infection par le Virus Respiratoire Syncytial cause des affections pulmonaires aiguës en pédiatrie caractérisée par une réponse inflammatoire excessive médiée par la production de cytokines par les cellules épithéliales des voies aériennes. Les gènes codant pour ces cytokines sont régulés par le facteur de transcription NF-κB (p50/p65) dont l’activation est classiquement induite par la phosphorylation de son inhibiteur IκBα, ce qui permet l’accumulation de l’hétérodimère au noyau. Par contre, nous avons récemment identifié la phosphorylation en sérine 536 de la sous-unité p65 comme une autre étape essentielle à son activation lors de l’infection des AEC par RSV. Le travail présenté dans ce mémoire a permis de démontrer que l’inhibition de l’expression de RIG-I, de Cardif ou de TRAF6, 3 protéines impliquées dans la reconnaissance cellulaire des virus, conduit à l’inhibition de cette phosphorylation en réponse à RSV. Nous avons également établi à l’aide d’inhibiteurs pharmacologiques et d’ARNi que, parmi les diverses kinases connues pour phosphoryler p65 en réponse à divers stimulus, IKKα/β sont essentielles à cette phosphorylation lors d’une stimulation par RSV. Puisque TRAF6 est bien connu dans la littérature pour activer le complexe IKK, nous proposons que TRAF6, après reconnaissance de l’ARN viral de RSV par RIG-I, active le complexe IKK qui induit la phosphorylation de la sousunité p65 de NF-κB, permettant l’expression de gènes cibles. D’autre part, nous avions précédemment démontré que Nox2, un isoforme de NADPH oxydase, contrôle l’activation de NF-κB en régulant les phosphorylations de IκBα et p65. Nous montrons ici que l’inhibition de Nox2 réduit fortement l’activité du complexe kinase IKK. De plus, la présence au niveau basal de Nox2 est critique pour le niveau d’ARN messager de Cardif. Nous proposons donc que la régulation de la phosphorylation de p65 en ser536 par Nox2 soit via son effet sur Cardif en permettant la fonctionnalité de la voie RIG-I. / The infection by the Respiratory Syncytial Virus causes acute respiratory tract affections among children characterized by an excessive inflammatory response mediated by airway epithelial cells production of cytokines. The genes coding for theses cytokines are regulated by the transcription factor NF-κB (p50/p65) which is classically activated by phosphorylation of its inhibitor IκBα, permitting the nuclear accumulation of the heterodimer. The work presented in this master’s thesis allowed demonstrating that the inhibition of either RIG-I, Cardif or TRAF6, 3 proteins implicated in the cellular recognition of virus, leads to the inhibition of this phosphorylation in response to RSV. Moreover, we established with pharmacological inhibitors and siRNA that, among all kinases known to phosphorylate p65 in response to various stimulus, IKKα/β are essential to this phosphorylation in RSV stimulation. Since TRAF6 is a well-known IKK complex activator in the literature, we propose that TRAF6, after the recognition of the RSV viral RNA by RIG-I, activates the IKK complex witch induces the phosphorylation of the NF-κB subunit p65, allowing the expression of targets genes. Furthermore, we had previously demonstrated that Nox2, a NADPH oxydase isoform, controls the activation of NF-κB by regulating the phosphorylation of IκBα and p65. We show here that the inhibition of Nox2 by siRNA reduces strongly the activity of the IKK complex. Moreover, the basal level presence of Nox2 is critic for the messenger RNA level of Cardif. Thus, we propose that the Nox2 regulation of p65 ser536 is done by its effect on Cardif, which allows the integrity of the RIG-I pathway.

Le virus respiratoire syncytial (RSV) est un virus à ARN de polarité négative. Les études démontrent que toute la population sera infectée par ce virus au moins deux fois avant l’âge de 3 ans. Le RSV peut provoquer plusieurs pathologies respiratoires telles que la bronchiolite aiguë et la pneumonie. Les infections sévères corrèlent avec le développement de l’asthme. Lors d’une infection virale, les particules du RSV sont détectées par le senseur RIG-I qui induit l’activation des facteurs de transcription NF-κB et IRF-3. Respectivement, les facteurs de transcription activeront les réponses inflammatoire et antivirale. Au coeur des pathologies induites par le RSV se trouve une réponse immunitaire mal adaptée. Plus précisément, par l’entremise de NF-κB, le RSV provoque une production exagérée de cytokines et chimiokines qui induisent une réponse inflammatoire démesurée provoquant du dommage tissulaire. Paradoxalement, le RSV est capable d’échapper à la réponse antivirale. Ces deux phénomènes sont contrôlés par l’entremise des protéines non structurales NS1 et NS2. Le mécanisme délimitant le mode d’action de NS1 et NS2 sur la réponse antivirale reste à être déterminé. Avec pour objectif d’élucider comment NS1 et NS2 inhibent la réponse antivirale, nous avons investigué le mécanisme de reconnaissance de l’hôte vis-à-vis de RSV. Nous démontrerons, pour la première fois, que le senseur cytosolique MDA5 est impliqué dans la réponse antivirale contre le RSV. Nous présenterons des résultats préliminaires qui suggèrent que le rôle de MDA5 est non redondant à RIG-I. À l’aide d’ARN interférant dirigé contre RIG-I et de transfection de MDA5, nous démontrerons que MDA5 ne contribue pas à la phosphorylation d’IRF-3, mais plutôt qu’elle régit la stabilité du facteur de transcription. Nous démontrerons aussi que, contrairement à l’hypothèse actuelle sur le fonctionnement de NS1 et NS2, l’inhibition de ces derniers ne provoque pas une augmentation de la cytokine antivirale IFN−β. Cependant, l’expression ectopique de NS1 et NS2 réduit l’activité du promoteur de l’IFN-β et de la protéine cytoplasmic antivirale ISG56 lorsqu’elle est mesurée par essai luciférase. / Respiratory Syncytial Virus (RSV) is a RNA virus with negative polarity. RSV infections are the most common cause of hospitalization among infants. Among populations at risk, infection of RSV can be quite severe. RSV infections can cause bronchiolitis, pneumonia, while severe infections are linked to the development of asthma. Early in the infectious cycle of RSV, the cytosolic sensor RIG-I captures viral particles, and activates the immune response by engaging the transcription factors IRF-3 and NF-κB. At the heart of RSV mediated pathologies is a skewed immune response. More precisely, RSV over stimulates the release of proinflammatory chemokines and cytokines. Intriguingly, while RSV is able to stimulate the production of proinflammatory cytokines and chemokines, RSV under stimulates the antiviral response. The ability of RSV to evade the antiviral response is thought to be mediated by its non-structural proteins: NS1 and NS2. However, the mechanism by which NS1 and NS2 enable RSV to evade the antiviral response remains to be determined. In this memoir we investigated, how RSV is recognized by the innate immune response in airway epithelial cells. With this information we hope to improve our understanding of how NS1 and NS2 allow RSV to circumvent the antiviral response. We show for the first time that cytosolic sensor MDA5 plays a role in the recognition of RSV particles. Using a combination of interfering RNA directed against RIG-I, and transfection of MDA5, we show that MDA5 does not contribute to the phosphorylation of IRF-3. According to the data presented, we suggest that MDA5’s role in the immune response is to prevent the degradation of IRF-3. Contrary to previous research, we show that the inhibition of the nonstructural protein does not increase the production of the antiviral cytokine IFN-β. However, the ectopic expression of NS1 and NS2 does lead to a reduction of the promoter activity of IFN-β and the antiviral protein ISG56 when measured by luciferase assay. This research highlights the importance of MDA5 as a potential therapeutic target in the development of a cure for RSV.

RNA:protein interactions are central in many cellular processes, including activation of innate immune responses against microbial infection. Their study is essential to better understand the diverse biological events that occur within cells. However, isolation of RNA:protein complexes is often laborious and requires specialized techniques. This thesis is concerned with attempts to develop an improved purification protocol to isolate specific RNA:protein complexes. Taking advantage of the specific interaction of the Pseudomonas aeruginosa PP7 protein with its cognate RNA binding site, termed the PP7 recognition sequence (PRS), the aim was to identify cellular proteins involved in activating cell-signalling pathways, including the interferon-induction cascade, following viral infection with stocks of parainfluenza virus 5 (PIV5) rich in copyback defective interfering (DI) particles. Copyback DI genomes are powerful inducers of IFN and, here, I show they also activate the induction of IL-6, IL-8 and TNFα; cytokines that also have antiviral properties. Following the successful cloning of the PRS into a copyback DI genome, we investigated conditions for optimal in vitro capture of DI-PRS:protein complexes by PP7 on Dynabeads. When tested, the protocol led to the successful capture of ILF3 and PKR, two dsRNA binding proteins induced by IFN. We further developed a tap-tagging system to minimize the presence of non-specifically bound proteins to Dynabeads that may interfere with future mass spectrometry analysis. To isolate DI-PRS RNA:protein complexes from infected cells, attempts were made to rescue replicating DI-PRS genomes in the context of wild type PIV5. Similarly, efforts were made to isolate influenza A virus RNPs that contained the PRS in the neuraminidase (NA) gene from infected cells using the PP7-based protocol developed. However, for reasons discussed, unfortunately RNA:proteins complexes were not successfully purified from infected cells in either case.

京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(生命科学) / 甲第23335号 / 生博第453号 / 新制||生||60(附属図書館) / 京都大学大学院生命科学研究科統合生命科学専攻 / (主査)教授 野田 岳志, 教授 杉田 昌彦, 教授 千坂 修 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Philosophy in Life Sciences / Kyoto University / DFAM

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京都大学 / 0048 / 新制・論文博士 / 博士(生命科学) / 乙第12899号 / 論生博第11号 / 新制||生||43(附属図書館) / 31653 / 京都大学大学院生命科学研究科統合生命科学専攻 / (主査)教授 藤田 尚志, 教授 米原 伸, 教授 朝長 啓造 / 学位規則第4条第2項該当 / Doctor of Philosophy in Life Sciences / Kyoto University / DFAM

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(生命科学) / 甲第19907号 / 生博第354号 / 新制||生||47(附属図書館) / 32984 / 京都大学大学院生命科学研究科統合生命科学専攻 / (主査)教授 藤田 尚志, 教授 米原 伸, 教授 朝長 啓造 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Philosophy in Life Sciences / Kyoto University / DFAM

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Oncolytic measles virus is a promising cancer therapeutic in clinical trials which possesses multiple characteristics that are advantageous over traditional therapies. Currently, clinical oncolytic measles virus vectors are unmodified or express reporter transgenes that benefit its therapeutic efficacy. The next phase in its development will see genetically engineered vectors encoding transgenes that enhance its antineoplastic effects. To this end, preclinical research has focused on studying novel transgenes which favour viral replication, cytotoxicity, and the anti-cancer immune response. We sought to encode artificial micoRNAs targeting RIG-I as a strategy to interfere with innate immunity. Silencing RIG-I with multiple siRNAs yielded one which promotes measles virus syncytia formation through a mechanism that appears to be independent of RIG-I. The mechanism caused by the siRNA leads to enhanced measles virus cell-cell fusion and has peculiar characteristics which are not fully understood.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(生命科学) / 甲第20592号 / 生博第380号 / 新制||生||50(附属図書館) / 京都大学大学院生命科学研究科統合生命科学専攻 / (主査)教授 藤田 尚志, 教授 朝長 啓造, 教授 豊島 文子 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Philosophy in Life Sciences / Kyoto University / DFAM