The innate immune pathways that stimulate the expression of cytokines and proapoptotic factors in response to infection are triggered by the activation of the cytosolic receptors retinoic acid-inducible gene I (RIG-I) and melanoma differentiationassociated gene 5 (MDA5). Activation of both receptors occurs as a result of binding to RNA. MDA5 only recognizes double stranded forms of RNA, whereas RIG-I is capable of recognizing both single and double stranded RNA. In vivo, MDA5 is known to be stimulated by long (>1 kb) strands of RNA, forming filaments along the phosphate backbone. However, the manner in which MDA5 can recognize the terminal end of its RNA ligand is uncertain. I have examined the mechanism of binding of the MDA5 protein by comparing MDA5 binding to short (<18 bp) blunt RNA, 5’ triphosphate RNA, and RNA with a 3’ or 5’ overhang. It is shown that while the MDA5 protein regulatory domain (RD) is essential for RNA recognition, the MDA5 RD only weakly recognizes short double stranded RNA ligands with overhangs or a 5’ triphosphate group. The Cys951 residue was shown to disrupt stability of the MDA5 RD-RNA complex. Binding analyses were performed using a combination of SDS-PAGE, gel filtration analysis, and nondenaturing gel electrophoresis. In addition, structural data was gathered by crystallization of the MDA5 RD-RNA complex using X-ray crystallography. These results help to establish the manner in which MDA5 is regulated predominantly to the binding of long RNA ligands. Also included in this document is structural data on the dimer form of the PepQ protein from E. coli. PepQ is a highly conserved proline peptidase that has a secondary activity of hydrolyzing organophosphorus triesters, toxic compounds found in many pesticides. The PepQ protein was crystallized and analyzed by X-ray diffraction. The dimer interface was clearly defined within the structure and provides insight into how the active dimer forms from the PepQ monomer.

Le système immunitaire inné constitue la première barrière de défense du corps humain contre les agents infectieux. Constitue d'une poignée de récepteurs seulement (approximativement 50), ce système est capable de détecter la plupart des agents pathogènes et d'activer le système immunitaire adaptatif. Dans le cas d'une infection virale, deux classes de récepteurs sont mobilisées : les RLRs (Retinoic acid Like Récepteurs) et les TLRs (Toll Like Receptors). La famille des RLRs comprend notamment trois protéines, RIG-I, MDA-5 et LGP2, qui reconnaissent la présence d'ARN viral dans le cytosol. Dans la première partie de cette thèse, nous discuterons de la voie d'activation de RIG-I : avec quels type d'ARN et de quelle manière RIG-I interagit-il ? L'etat d'oligomerisation de RIG-I change-t-il lors de l'interaction avec l'ARN ? De quelle manière RIG-I est-il influence par l'ubiquitine et sa ligase E3, TRIM25 ? Nous présenterons egalement la structure du domaine PRYSPRY de TRIM25, domaine minimum nécessaire à l'interaction avec RIG-I. Nous d'écrirons également les travaux préliminaires obtenus sur un complexe constitue de MDA5 et une molecule d'inhibition virale. L'ARN des virus de la grippe est un des activateurs du récepteur RIG-I. Les virus de la grippe appartiennent 'a la famille des Orthomyxoviridae qui touche les mammifères et les aves créant des épidémies saisonnières. Ces dernières peuvent causer jusqu'à plusieurs millions de morts lors de pandémies, soulignant le besoin de trouver de nouvelles solutions thérapeutiques. Dans la seconde partie de ma thèse, nous nous intéresserons à l'activité endonucléase de l'ARN polymérase du virus A/California/04/2009-H1N1 de la grippe porcine comme une cible pour de nouvelles molécules antivirales. Les structures de quatre inhibiteurs en complexe avec ce domaine seront présentés. Nous présenterons également la structure de PA-Nter avec les substrats rUMP et dTMP co-cristallisés dans le site actif. Toutes ces structures atomiques forment une base pour l'optimisation et la synthèse d'inhibiteurs.

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