Lors de l'attachement du VIH à la surface d'une cellule, la protéine d'enveloppe gp120 se fixe au récepteur cellulaire CD4, exposant alors son site CD4i qui est alors reconnu par des corécepteurs. Par ailleurs, Le VIH est capable de se fixer aux héparanes sulfate (HS), des polysaccharides présents en abondance à la surface cellulaire, notamment via le site CD4i de gp120 (site de fixation des corécepteurs). Il serait donc possible d'inhiber l'attachement du VIH sur les cellules par l'utilisation de molécules solubles dérivées des HS. Dans ce contexte, nos travaux se sont attachés à définir les aspects structuraux de l'interaction VIH/HS au niveau du site CD4i. Pour cela, des protéines gp120 mutées sur quatre résidus du site CD4i, potentiellement engagés dans la fixation des HS, ont été produites, purifiées et étudiées, par BIAcore, pour leur capacité à interagir avec l'héparine. En parallèle, nous avons développé une méthode simple, permettant d'identifier les régions de fixation à l'héparine d'une protéine donnée. L'ensemble de ces travaux nous a permis d'identifier, au sein de gp120, quatre domaines de liaison à l'héparine et de valider, en particulier, l'engagement de trois résidus du site CD4i (R419, K421 et K432) dans l'interaction avec le polysaccharide. Ces différentes approches ont pour but de clarifier le rôle des HS dans le processus d'attachement du virus à la surface cellulaire et de fournir des informations structurales précises permettant la définition de composés issus des HS capables d'inhiber le mécanisme de l'entrée virale.

Résumé : La variation de la [Ca2+] intracellulaire participe à nombreux de processus biologiques. Les cellules eucaryotes expriment à la membrane plasmique une variété de canaux par lesquelles le calcium peut entrer. Dans les cellules non excitables, deux mécanismes principaux permettent l'entrée calcique; l'entrée capacitative de Ca2+ via Orai1 (SOCE) et l'entrée calcique activé par un récepteur (ROCE). Plusieurs protéines clés sont impliquées dans la régulation de ces voies d'entrée calcique, ainsi que dans l'homéostasie calcique. TRPC6 est un canal calcique impliquée dans l'entrée calcique dans les cellules à la suite d’une stimulation d’un récepteur hormonal. TRPC6 transloque à la membrane cellulaire et il y demeure jusqu'à ce que le stimulus soit retiré. Les mécanismes qui régulent le trafic et l'activation de TRPC6 sont cependant encore peu connus. Des découvertes récentes ont démontré qu'il y a un rôle potentiel de Rho kinase dans l'activité de TRPC6. Rho kinase est activée par la petite protéine G RhoA qui peut être activée par les protéines G hétérotrimériques Gα12 et Gα13. En plus de Gα12 et Gα13, les protéines de désensibilisation des GPCR β -arrestin 1 et / ou β-arrestin 2 peuvent aussi activer RhoA. Le but de notre étude est d'examiner la participation des protéines Gα12/13 et β-arrestin 1/ β-arrestin 2 dans l'activation de TRPC6 et de la protéine Orai1. Nous avons utilisé des ARN interférant (siRNA) spécifiques pour induire une réduction de l'expression de Gα12/13 ou β-arrestin 1/β-arrestin 2. La conséquence sur l’entrée de Ca2+ dans les cellules a été ensuite déterminée par imagerie calcique en temps réel suite à une stimulation par la vasopressine (AVP), thapsigargin ou carbachol. Nous avons donc identifié que dans des cellules A7r5, une lignée cellulaire de musculaires lisses vasculaires où le canal TRPC6 exprimé de manière endogène, la diminution de l’expression des protéines Gα12 ou Gα13 ne semble pas modifier l’entrée Ca2+ induit par l’AVP par rapport aux cellules témoins. D'autre part, la diminution de l’expression β-arrestin 1 ou β-arrestin 2 dans des cellules HEK 293 ainsi que des cellules HEK 293 exprimant de façon stable TRPC6 (cellules T6.11) ont augmenté l’entrée de Ca2+ induite par thapsigargin, un activateur pharmacologique de SOCE. Des études de co-immunoprécipitation démontrent une interaction entre la β-arrestin 1 et STIM1, alors qu'aucune interaction n'a été observée entre les β-arrestin 1 et Orai1. Nous avons de plus montré à l'aide d'analyse en microscopie confocale que la diminution de l’expression β-arrestin 1 ou β-arrestin 2 n’influence pas la quantité d’Orai1 à la périphérie cellulaire. Cependant, des résultats préliminaires indiquent que la diminution de l’expression β-arrestin 1 ou β-arrestin 2 augmente la quantité de STIM1-YFP dans l'espace intracellulaire et diminue sa quantité à la périphérie cellulaire. En conclusion, nous avons montré que les β-arrestin 1 ou β-arrestin 2 sont impliquées dans l'entrée capacitative de Ca2+ (SOCE) et contrôlent la quantité de STIM1 dans le réticulum endoplasmique. / Abstract : In an organism, intracellular [Ca2+] takes part in many biological processes. Eukaryotic cells express a variety of channels in the plasma membrane through which calcium can enter. In non-excitable cells, two main mechanisms allow calcium entry; the store-operated calcium entry via Orai1 (SOCE) and receptor-operated calcium entry (ROCE). Several key proteins are involved in the regulation of these calcium entry pathways as well as in calcium homeostasis. TRPC6 is a calcium channel implied in calcium entrance into the cells following hormonal stimulation and translocates to the plasma membrane. TRPC6 channel appear to the plasma membrane until the stimulus is present. Although, the mechanisms that regulate the trafficking and activation of TRPC6 are still little known. Recent findings have demonstrated that there is a potential role of Rho kinase in activity of TRPC6. Rho kinase is activated by the small G protein RhoA that itself can be activated by the heterotrimeric G proteins Gα12 and Gα13. In addition to Gα12 and Gα13 proteins, cytosolic GPCR desensitizing proteins β-arrestin 1 and/or β-arrestin 2 could also activate RhoA. The purpose of our study is to investigate the involvement of the proteins Gα12/13 and β-arrestin 1/β-arrestin 2 in the activation of TRPC6 and Orai1 protein. We used siRNA specific to Gα12/13 or β-arrestin 1/β-arrestin 2 to knockdown their endogenous expression. Then, calcium imaging in real time was performed in order to see the quantity of calcium entered into the cell following stimulation by vasopressin (AVP), thapsigargin, or carbachol. We hence identified that in A7r5 cell, vascular smooth muscle cell where TRPC6 channel expressed endogenously; reduced expression of Gα12 or Gα13 proteins does not seem to modify the AVP-induced Ca2+ entry compared to control cells. On the other hand, calcium imaging experiment in knocked down β-arrestin 1 or β-arrestin 2 in HEK 293 cells as well as HEK 293 cells stably transfected with TRPC6 (T6.11 cells) resulted in an increased thapsigargin-induced calcium entry. The co-immunoprecipitation studies demonstrate an interaction between β-arrestin 1 and STIM1, a calcium sensor in SOCE influx, while no interaction was observed between β-arrestin 1 and Orai1.We moreover showed by confocal microscopy that reduced expression of β-arrestin 1/ β-arrestin 2 does not influence the quantity of Orai1 at the cell periphery. Preliminary results showed that reduced expression of β-arrestin 1 or β-arrestin 2 increases the quantity of STIM1-YFP in the intracellular space and less it’s in peri-membrane space. In conclusion, we showed that β-arrestin 1 or β-arrestin 2 are involved in the store-operated calcium entry (SOCE) and control the quantity of STIM1 in the endoplasmic reticulum.

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

Les archées sont principalement connues pour leur capacité à croître et survivre dans des conditions extrêmes de température, pression, pH, etc. qui sont hostiles à l’homme. Néanmoins, il est désormais clair que les archées sont aussi présentes de manière ubiquitaire dans divers environnements. L’étude détaillée des différents aspects de la biologie de ces microorganismes a amené à des découvertes pour le moins inattendues comme celle de la virosphère associée aux archées qui est unique. En effet, plusieurs virus infectant les archées ont été isolés et présentent une incroyable diversité tant au niveau morphologique que génomique et ne ressemblent aucunement aux virus connus de bactéries ou d’eucaryotes. Récemment, l’analyse en détails du cycle viral a mis à jour de nouveaux mécanismes d’interactions avec la cellule hôte. Au cours de mes travaux de thèse, nous nous sommes intéressés aux systèmes virus-hôtes présents dans les milieux hyperthermiques et acidophiles en sélectionnant les virus fusiforme et filamenteux SSV1 et SIRV2 en tant que modèles d’étude. Tout d’abord, nous avons défini une nouvelle classification des virus fusiformes en basée sur l’analyse comparative des protéines structurales et des génomes viraux. L’ensemble des virus considérés forme un réseau global malgré le fait qu’ils ont été isolés dans des environnements distincts ; qu’ils infectent des hôtes qui sont distant phylogénétiquement parlant et que certains de leurs virions présentent une certaine pléomorphicité. Ensuite, la caractérisation en détails de l’architecture des virions fusiformes de SSV1 a révélé qu’ils étaient enveloppés, composés de protéines de capside glycosylées et contenaient le complexe nucléoprotéique. Finalement, nous nous sommes concentrés sur la manière dont les virus d’archées interagissent avec la cellule hôte. Alors que les virions de SIRV2 semblent utiliser une stratégie pour l’entrée qui est similaire aux bactériophages dits flagellotrophiques ; on observe que les virions de SSV1 emploient un mécanisme de sortie qui rappelle le bourgeonnement des virus eucaryotes enveloppés. L’ensemble de ces recherches participent à une meilleure compréhension de la biologie des archées ainsi que de leurs virus et permettent de définir des cibles intéressantes pour de futures études. / Although, archaea were initially regarded as exotic microorganisms capable of growing in conditions which are hostile to humans, it became clear that they are ubiquitous and abundant in various environments. Detailed studies focusing on different aspects of archaeal biology have led to many unexpected discoveries, including the unique virosphere associated with archaea. Indeed, highly diverse viruses characterized by uncommon virion shapes and mysterious genomic contents have been isolated that typically do not resemble viruses of either bacteria or eukaryotes. Recent analysis of the sequential events of the viral cycle resulted in major breakthroughs in the field. In the framework of my PhD studies, I have focused on two model hyperthermo-acidophilic virus-host systems, the spindle-shaped SSV1 and rod-shaped SIRV2, both infecting organisms of the genus Sulfolobus. Initially, we defined structure-based lineages for all known spindle-shaped viruses isolated from highly divergent hosts and residing in very different environments. Then, we provided insights into the architecture of spindle-shaped viruses by showing that SSV1 virions are composed of glycosylated structural proteins and contain a lipid envelope. Finally, we focused on virus-host interplay. Whereas SIRV2 virions appear to use a similar entry strategy as flagellotrophic bacteriophages, SSV1 virions employ an exit mechanism reminiscent of the budding of eukaryotic enveloped viruses. Collectively, these studies shed light on the biology of archaeal viruses and help to define interesting targets that should be the focus of intensive research in the next future.

Le Virus de l’Hépatite C (HCV) est un problème majeur de santé publique qui touche plus de 170 millions de personnes dans le monde. Le HCV cible essentiellement les hépatocytes où il effectue son cycle de réplication qui peut-être divisé en trois étapes majeures : l’entrée de la particule virale qui aboutit à la libération de l’ARN viral dans le cytoplasme, la traduction/réplication du génome viral et l’assemblage/sécrétion des particules néosynthétisées. Durant ma thèse, nous nous sommes intéressés à l’étape d’entrée qui est un processus complexe multiséquentiel faisant intervenir de nombreux facteurs cellulaires. Le virus se lie d’abord à la surface cellulaire via des facteurs d’attachement puis interagit avec des facteurs d’entrée spécifiques tels que la tétraspanine CD81, le récepteur scavenger B1 et les protéines de jonctions serrées CLDN-1, -6, -9 et OCLN. La particule virale est ensuite internalisée via une endocytose dépendante de la clathrine, puis sous l’action du pH acide des endosomes les enveloppes virale et cellulaire fusionnent permettant la libération de la capside virale dans le cytoplasme de la cellule infectée. Parmi les facteurs cellulaires impliqués dans l’entrée du HCV, deux protéines de la famille des tétraspanines ont été identifiées, CD81 et CD63. Les tétraspanines sont des protéines transmembranaires capables de former des microdomaines enrichis en tétraspanines en interagissant entre elles ainsi qu’avec des protéines dites partenaires. Nous avons testé l’implication dans l’entrée virale des tétraspanines exprimées dans les hépatocytes. Ainsi, nous avons montré que CD151 semble également important pour l’entrée du HCV. CD151 aurait un rôle indirect sur l’entrée en jouant sur l’organisation membranaire, en empêchant CD81 de former des clusters qui restreignent l’entrée du virus. Nous avons aussi étudié le rôle que pouvait jouer les polymorphismes de facteurs d’entrée sur l’entrée virale. Sur une cohorte de patients toxicomanes infectés par le HIV mais non infectés par le HCV, deux mutations ont été identifiées, R209Q dans CLDN-6 et P24A dans OCLN, qui n’étaient pas présentes dans les populations contrôles ou coinfectées par le HCV. Chez les patients toxicomanes, il est très rare que les patients infectés par le HIV ne le soient pas par le HCV, suggérant une résistance naturelle de ces patients à l’infection. Nous avons émis l’hypothèse que ces deux mutations pouvaient bloquer l’entrée du HCV. Cependant, la caractérisation de ces mutations a montré qu’elles n’avaient pas d’effet fonctionnel in vitro. Enfin, nous avons exploré l’effet de la Monensine, un ionophore polyéther, sur l’infection par le HCV. Cette molécule augmente le pH des endosomes via ses capacités de transfert d’ions à travers les membranes cellulaires. Nous avons montré qu’elle inhibe l’entrée du HCV en bloquant la fusion. De manière intéressante, la transmission cellule-cellule, un mécanisme d’entrée du virus encore mal caractérisé, était également bloquée par la Monensine, suggérant une étape de fusion dépendante du pH pour cette voie. Nous avons généré des mutants de résistance à la Monensine, notamment le clone FL-8 qui portait deux mutations dans les glycoprotéines d’enveloppe, Y297H dans E1 et I399T dans E2. Les particules virales portant ces deux mutations infectaient les cellules de manière indépendante du pH, présentaient des propriétés physicochimiques différentes et ne se transmettaient plus de cellule à cellule. En conclusion ces études soulignent l’importance de l’organisation membranaire pour l’entrée du virus via certains facteurs cellulaires tels que CD151. Par ailleurs, nous avons mis en évidence que la transmission cellule-cellule était dépendante du pH et que des mutations ponctuelles dans E1 et E2 permettent une fusion indépendante du pH. En revanche, des polymorphismes naturels de CLDN-6 et OCLN n’affectent pas leur capacité à supporter l’entrée virale. / Hepatitis C Virus (HCV) is a global health problem with over 170 million infected people worldwide. HCV targets mainly the hepatocytes and its lifecycle is divided into three steps. Viral particle entry leads to the release of viral genomic RNA into the cytoplasm where translation and replication take place. Then, new viral particles are assembled and secreted. During my thesis, we focused on the entry step. Indeed, HCV entry is a complex multistep process that requires numerous cellular factors. First, the virus interacts with attachment factors and then interacts with specific cellular factors including the tetraspanin CD81, the scavenger receptor B1 and the tight junction proteins CLDN-1, -6, -9 and OCLN. The viral particle is next internalized through a clathrin-dependent endocytosis. Finally, fusion at low pH occurs between viral and endosomal membranes leading to the release of the capsid into the cytoplasm. Among cellular factors involved in HCV entry, two members of the tetraspanin superfamily were identified, CD81 and CD63. Tetraspanins are transmembrane proteins able to organize themselves in tetraspanin-enriched microdomains through tetraspanin-tetraspanin interactions and interactions with partner proteins. We tested the involvement in HCV entry of tetraspanins expressed in hepatocytes. Interestingly, we showed that CD151 is also involved in HCV entry. CD151 seems to play an indirect role in HCV entry through regulating membrane organization, especially by preventing CD81 clustering, which is unfavourable to HCV entry. We also studied the effect of some entry factors polymorphisms on viral entry. In a cohort of drug users infected by HIV but not by HCV, we identified two mutations, R209Q in CLDN-6 and P24A in OCLN, not found in control or coinfected patients. It is very rare for drug users patients infected by HIV not to be infected by HCV, suggesting a natural resistance of these patients to HCV infection. We hypothesized that the two mutations identified might impair HCV entry. However, the characterization of these mutations showed that they did not have a functional effect in vitro. Finally, we investigated the effect of Monensin, a polyether ionophore, on viral entry. This molecule increases endosomal pH through its ions transfer properties across cell membranes. We showed that Monensin inhibits HCV entry through impairing the fusion step. Interestingly, HCV cell-to-cell transmission, another poorly characterized entry pathway, was also blocked by Monensin, suggesting that a pH-dependent fusion step is also required for this transmission route. We generated resistant mutants to Monensin, notably the FL-8 mutant carrying two mutations in envelope glycoproteins, namely Y297H in E1 and I399T in E2. Viral particles expressing these two mutations infected cells in a pH-independent manner, displayed different biophysical properties and were not cell-to-cell transmitted. To conclude, these studies highlight the importance of membrane organization for viral entry through cell factors like CD151. We also pointed out that cell-to-cell transmission is a pH-dependent process. In addition, point mutations in E1 and E2 are sufficient to enable HCV to be pH-independent for its entry. However, polymorphisms in CLDN-6 and OCLN seem to have no effect on viral entry.

Les virus Nipah et Hendra sont deux Paramyxovirus émergents zoonotique apparu ces 15 dernières années en Asie du Sud-Est et en Australie. Ils sont responsables chez l'homme d'encéphalites dont le taux de mortalité peut dépasser les 90%. Il n'existe ni traitements, ni vaccins commercialisés. Ces virus sont donc classé P4. En étudiant la régulation négative de leur récepteur éphrineB2, j'ai pu mettre en évidence un mécanisme d'entrée endocytique pour le virus Nipah : la macropinocytose. Les Henipavirus sont les seuls Paramyxovirus connus dont on a pu démontré un tel mode d'entrée. En mimant le ligand naturel d'éphrineB2 (EphB4), les glycoprotéines virales G provoquent la rétractation des filopodes qui forment autour du virus des macropinosomes. De plus, l'entrée de ces virus peut-être bloquée in vitro par des inhibiteur de macropinocytose. Certain de ces inhibiteurs sont déjà utilisé en médecine humaine, ce qui ouvre la voie à un traitement peu onéreux contre ces dangereux pathogènes.

L'entrée ou non d'un investisseur privé dans une industrie de réseaux est notamment fonction de l'analyse stratégique de l'environnement extérieur de la firme et de ses incertitudes. S'agissant d'un environnement extérieur régulé/libéralisé par un régulateur indépendant, l'incertitude majeure de l'investisseur privé est relative au comportement de ce régulateur sectoriel quant à l'adoption et à l'application des réglementations économiques annoncées. La compréhension et l'anticipation du comportement du régulateur indépendant permettent à l'investisseur privé de limiter cette incertitude environnementale et de décider d'entrer ou non dans l'industrie concernée. Sur la base d'une analyse néo-institutionnelle des politiques de libéralisation des industries de réseaux, une grille d'analyse du risque réglementaire associé à l'entrée est proposée à l'usage des investisseurs privés. Cette grille est ensuite testée empiriquement dans le cas de l'entrée des opérateurs virtuels dans l'industrie européenne des services de communications mobiles.

Les micrométéorites, échantillons extraterrestres de taille submillimétrique, dominent le flux de matière extraterrestre qui entre dans l'atmosphère terrestre. Toute micrométéorite est inévitablement altérée par son passage atmosphérique. Mais elles peuvent être trouvées enchâssées dans des météorites plus grandes, sous forme de microxénolithes. Les microxénolithes sont des micrométéorites anciennes, ils permettent d'étudier des époques passées de l'histoire du Système Solaire, pas accessibles par les micrométéorites. Des nouveaux microxénolithes ont été découverts et étudiés dans les chondrites H et dans la chondrite carbonée Isheyevo. Plusieurs techniques expérimentales (microscopie électronique à balayage et à transmission, spectroscopie Raman, spectrométrie de masse) ont été utilisées pour les caractériser, et des simulations numériques ont été réalisées pour étudier leur origine et les effets qu'ils subissent lors de leur passage dans l'atmosphère de la Terre.

La thèse se concentre sur la question des choix stratégiques dans les jeux d'entrée (choix de capacité de production par la firme en place ou l'entrant, et choix de structure financière par l'entrant). Le chapitre 1 est fondé sur l'analyse de Gelman-Salop (1983). Lorsque la firme en place anticipe l'entrée, on démontre qu'il n'y a pas de surcapacité à l'équilibre. Dans une première extension, après entrée, les firmes s'entendent sur leurs niveaux de production respectifs. Les firmes surinvestissent alors en capacité afin d'affaiblir la position de l'adversaire dans la négociation. Dans une seconde extension, en présence d'asymétrie d'information sur les coûts de production, un entrant efficace peut être conduit à surinvestir en capacité pour se signaler aux investisseurs. Le chapitre 2 caractérise la décision optimale en capacité d'une firme en place dans le cas d'une demande croissante. Stratégiquement, une surcapacité peut dans ce cas avoir un objectif double: d'une part de retarder (voire de barrer) l'entrée, et d'autre part d'induire une entrée moins agressive en capacité. Nous montrons que ces objectifs ne sont pas conciliables. Le chapitre 3 propose une théorie de l'endettement stratégique par l'entrant. La firme en place et l'entrant peuvent négocier la sortie de ce dernier, par exemple par le biais d'un rachat. En s'endettant, l'entrant s'engage crédiblement à une concurrence agressive (effet de la responsabilité limitée) en cas d'échec de la négociation, améliorant ainsi sa position durant celle-ci. Le chapitre 4 propose une solution au problème de concurrence à la Cournot sous contraintes de capacité, dans un cadre multi-firmes, multi-usines et multi-marchés.

Le virus de l'hépatite B (VHB) est un agent pathogène humain, très contagieux, responsable de pathologies hépatiques telles que la cirrhose ou le carcinome hépatocellulaire. A l'heure actuelle, on estime que 2 milliards de personnes ont été infectées par ce virus dans le monde, parmi lesquelles on recense 350 millions de porteurs chroniques. Malgré l'existence d'un vaccin efficace, le nombre de personnes atteintes par la maladie reste élevé. Pour ces dernières, des traitements puissants existent consistant en l'utilisation d'interférons, efficaces dans 30 à 40% des cas, ou d'antiviraux dont l'inconvénient majeur est la sélection de virus résistants au traitement. Le mécanisme d'entrée du VHB dans les hépatocytes est encore inconnu. Dans ce contexte, l'objectif de ma thèse a été d'étudier ce mécanisme afin, notamment, de contribuer au développement de nouvelles thérapeutiques empêchant l'entrée virale. Une des approches utilisées pour étudier le processus d'entrée d'un virus consiste à étudier l'implication de ses protéines de surface dans ce phénomène. Ainsi, nous avons recherché la présence de motifs indispensables au processus d'infection dans ces protéines. Pour cela, nous y avons introduit des mutations puis nous avons analysé leur impact sur la capacité des virus à infecter des cellules saines. Cette stratégie nous a permis d'identifier, au sein de la grande protéine de surface du VHB, un nouveau déterminant de l'infectivité possiblement impliqué dans un processus de fusion permettant à l'enveloppe lipoprotéique virale de fusionner avec une membrane cellulaire afin qu'elle libère sa nucléocapside, contenant l'ADN viral, dans le cytoplasme de la cellule infectée.