Aujourd’hui, le Virus de l'Hépatite C (VHC) infecte plus 70 millions de personnes dans le monde. L’Organisation mondiale de la santé prévoit l’élimination du virus VHC d’ici 2030, grâce aux récentes découvertes dans le milieu du développement médical. Ces derniers ont conduit à la production des antiviraux pangenotypiques à action directe (ADD). Le VHC est un virus enveloppé de l’ARN, avec une polarité positive. Il est constitué de nucléocapside entouré d’une membrane lipidique. La nucléocapside contient l’acide ribonucléique (ARN) et la protéine core. La membrane lipidique quant à elle contient à la surface les glycoprotéines E1 et E2. Ainsi ces protéines, sont les premières à rencontrer les hépatocytes, c’est donc grâce à elles que le virus parvient à entrer dans les cellules. Parmi les deux protéines, l’E2 a été la mieux caractérisée pour ses fonctions de liaisons aux récepteurs spécifiques. De plus les anticorps neutralisants ciblent majoritairement cette protéine. En se basant sur le fait que ce virus est membre de la famille des Flaviviridae, il a été suggéré par analogie, que le VHC contient des protéines de fusion de classe II et que la protéine E2 est la protéine de fusion. Cependant, les structures cristallines récentes d’E2 ont révélé qu'il lui manquait les caractéristiques structurelles des protéines de fusion de classe II. Ainsi, tous les regards se sont tournés sur la glycoprotéine E1, suggérant qu’elle est responsable de l’étape de fusion, seule ou à l’aide d’E2. En effet, la partie N-terminale de l'ectodomaine E1 a été récemment cristallisée. La caractérisation des résidus conservés dans cette région a démontré son importance pour l'infectivité du virus, pour l'interaction entre E1 et E2, ainsi que pour son implication dans l'interaction avec les récepteurs du VHC. En soutenant le rôle potentiel d'E1 dans le processus de fusion, différents segments de l'extrémité C-terminale de l'ectodomaine seraient impliqués dans les interactions avec les membranes modèles. Nous avons étudié en particulier deux régions d’intérêt. La première située dans la zone du peptide de fusion putatif (PFP) entre les acides aminés 270 et 291. Cette région se compose des séquences hydrophobes, soutenant son implication dans l'étape de fusion. La deuxième région englobant les acides aminés 314-342, d’une activité membranotrope située à proximité de la zone transmembranaire d’E1, a été démontrée par la cristallographie aux rayons X et les études de RMN comme comprenant deux hélices α (α2 et α3).Nous avons introduit 22 mutations dans la partie C-terminale de l'ectodomaine E1 dans le contexte d'un clone infectieux JFH1. Nous avons remplacé les résidus les plus conservés par de l'alanine, puis analysé l'effet des mutations sur le cycle de vie du virus. Vingt des vingt-deux mutants ont été atténué ou ont perdu leur pouvoir infectieux, ce qui indique leur importance dans le cycle viral. Nous avons observé différents phénotypes; certaines mutations ont modulé la dépendance du virus vis-à-vis des récepteurs CLDN1 et SRBI pour l’entrée cellulaire. Plusieurs mutations dans la région PFP, ont affecté la sécrétion et l'assemblage du virus, ainsi que l'hétérodimérisation E1E2. D’autres mutations, telles que les mutations de l'hélice α2 ont entraîné une atténuation grave ou une perte complète d'infectivité, sans affecter le repliement d’E1 et E2, ni la morphogenèse virale. Une caractérisation plus poussée de certains mutants au sein de la région hélice α2 a suggéré l'implication de cette région dans une étape tardive de l'entrée du VHC. Enfin, nos résultats montrent le rôle important joué par la glycoprotéine E1 dans l'hétérodimérisation de E1E2, la morphogenèse du virus, ainsi que son interaction avec les récepteurs du VHC et son implication potentielle dans l'étape de fusion. / Hepatitis C virus is currently estimated to infect around 71 million people around the world. However, recent advances in drug development led to the generation of pangenotypic direct acting antivirals (DAA), which may make it possible to eliminate HCV by 2030 as planned by the World health organization (WHO). HCV is a small RNA enveloped virus of positive sense. The RNA is encapsidated and surrounded by a lipid bilayer in which the E1 and E2 envelope glycoproteins are anchored on the surface. Thus, E1 and E2 are the first viral proteins to encounter the hepatocytes and mediate the entry step. HCV entry into hepatocytes is a sophisticated process that includes several steps ranging from interaction of glycoproteins with cellular host attachment factors and HCV specific-receptors, which is followed by internalization via clathrin-mediated endocytosis. Finally, viral and endosomal membranes merge at acidic pH leading to the release of viral RNA into the cytoplasm. Among the two glycoproteins, E2 has been the better characterized, as it is responsible for binding to cellular receptors and targeted by neutralizing antibodies. As a member of the Flaviviridae family, it has been suggested by analogy that HCV encodes class II fusion proteins and that E2 is the fusion protein. Nevertheless, the recent crystal structures of E2 revealed that it lacks structural features of class II fusion proteins. Thus, E1 glycoprotein became under the spotlight with the assumption that it is responsible for the fusion step whether alone or with the help of E2. Indeed, the N-terminal part of E1 ectodomain was recently crystallized, and the characterization of conserved residues within this region demonstrated its importance for virus infectivity, E1E2 interaction as well as its involvement in the interplay with HCV receptors. Supporting the potential role of E1 in the fusion process, different segments in the C-terminal of the ectodomain have been reported to be involved in interactions with model membranes. In particular, we investigated two regions of interest. The first one located in the putative fusion peptide (PFP) region between amino acid 270 and 291, containing hydrophobic sequences, supporting its involvement in the fusion step. The second region spanning amino acids 314-342, a membranotropic region located proximal to the transmembrane region of E1 and has been shown by X-ray crystallography and NMR-studies to comprise two α-helices (α2 and α3). We introduced 22 mutations in the C-terminal part of E1 ectodomain in the context of a JFH1 infectious clone. We replaced the most conserved residues with alanine and analyzed the effect of the mutations on the viral life cycle. Twenty out of the 22 mutants were either attenuated or lost their infectivity, indicating their importance for the viral life cycle. We observed different phenotypes; some mutations modulated the dependence of the virus on CLDN1 and SRBI receptors for cellular entry. Most mutations in the PFP region affected virus secretion and assembly as well as E1E2 heterodimerization. Nevertheless, the majority of mutations in the α2-helix (aa 315-324) led to severe attenuation or complete loss of infectivity without affecting E1E2 folding or viral morphogenesis. Further characterization of some mutants within this region suggested the involvement of the α2-helix in a late step of HCV entry. Finally, our results show the important role of E1 played in E1E2 heterodimerization, virus morphogenesis, interaction with HCV receptors and its potential involvement in the fusion step.

Le traitement des données manquantes est un sujet en pleine expansion en épidémiologie. La méthode la plus souvent utilisée restreint les analyses aux sujets ayant des données complètes pour les variables d’intérêt, ce qui peut réduire lapuissance et la précision et induire des biais dans les estimations. L’objectif de ce travail a été d’investiguer et d’appliquer une méthode d’imputation multiple à des données transversales d’enquêtes épidémiologiques et de systèmes de surveillance de maladies infectieuses. Nous avons présenté l’application d’une méthode d’imputation multiple à des études de schémas différents : une analyse de risque de transmission du VIH par transfusion, une étude cas-témoins sur les facteurs de risque de l’infection à Campylobacter et une étude capture-recapture estimant le nombre de nouveaux diagnostics VIH chez les enfants. A partir d’une base de données de surveillance de l’hépatite C chronique (VHC), nous avons réalisé une imputation des données manquantes afind’identifier les facteurs de risque de complications hépatiques graves chez des usagers de drogue. A partir des mêmes données, nous avons proposé des critères d’application d’une analyse de sensibilité aux hypothèses sous-jacentes àl’imputation multiple. Enfin, nous avons décrit l’élaboration d’un processus d’imputation pérenne appliqué aux données du système de surveillance du VIH et son évolution au cours du temps, ainsi que les procédures d’évaluation et devalidation.Les applications pratiques présentées nous ont permis d’élaborer une stratégie de traitement des données manquantes, incluant l’examen approfondi de la base de données incomplète, la construction du modèle d’imputation multiple, ainsi queles étapes de validation des modèles et de vérification des hypothèses. / The management of missing values is a common and widespread problem in epidemiology. The most common technique used restricts the data analysis to subjects with complete information on variables of interest, which can reducesubstantially statistical power and precision and may also result in biased estimates.This thesis investigates the application of multiple imputation methods to manage missing values in epidemiological studies and surveillance systems for infectious diseases. Study designs to which multiple imputation was applied were diverse: a risk analysis of HIV transmission through blood transfusion, a case-control study on risk factors for ampylobacter infection, and a capture-recapture study to estimate the number of new HIV diagnoses among children. We then performed multiple imputation analysis on data of a surveillance system for chronic hepatitis C (HCV) to assess risk factors of severe liver disease among HCV infected patients who reported drug use. Within this study on HCV, we proposedguidelines to apply a sensitivity analysis in order to test the multiple imputation underlying hypotheses. Finally, we describe how we elaborated and applied an ongoing multiple imputation process of the French national HIV surveillance database, evaluated and attempted to validate multiple imputation procedures.Based on these practical applications, we worked out a strategy to handle missing data in surveillance data base, including the thorough examination of the incomplete database, the building of the imputation model, and the procedure to validate imputation models and examine underlying multiple imputation hypotheses.

Le virus de l'hépatite C est un problème de santé publique majeur, puisque 180 millions de personnes sont chroniquement infectées dans le monde, et sont susceptibles de présenter une cirrhose ou un cancer du foie. Un seul traitement a été approuvé, à base de Ribavirine et d'interféron alpha, mais il permet de traiter moins de 50 % des personnes infectées, et présente de nombreux effets secondaires. Devant ce constat, il parait urgent d'aboutir à une polythérapie plus adaptée. En dépit du succès des nucléosides en chimie antivirale, visant plusieurs enzymes clefs intervenant dans la réplication virale, peu d'entre eux ont été conçus pour viser l'ARN polymérase ARN dépendante nécessaire au VHC. Dans cette optique, de nouveaux dérivés carbocycliques de la Ribavirine, et des dérivés nucléosidiques du type 5-haloéthynyl- ou 5-(1,2-dihalo)vinyluracile, ont été synthétisés en utilisant deux méthodes : la réaction de Sonogashira et la cyclisation 1,3-dipolaire. Ce sont des outils puissants de la chimie organique qui permettent l'accès à de nouvelles structures nucléosidiques et la réalisation de modifications chimiques ultérieures. Les nouveaux composés ainsi préparés ont été testés pour leur activité antivirale.

Le traitement des données manquantes est un sujet en pleine expansion en épidémiologie. La méthode la plus souvent utilisée restreint les analyses aux sujets ayant des données complètes pour les variables d'intérêt, ce qui peut réduire lapuissance et la précision et induire des biais dans les estimations. L'objectif de ce travail a été d'investiguer et d'appliquer une méthode d'imputation multiple à des données transversales d'enquêtes épidémiologiques et de systèmes de surveillance de maladies infectieuses. Nous avons présenté l'application d'une méthode d'imputation multiple à des études de schémas différents : une analyse de risque de transmission du VIH par transfusion, une étude cas-témoins sur les facteurs de risque de l'infection à Campylobacter et une étude capture-recapture estimant le nombre de nouveaux diagnostics VIH chez les enfants. A partir d'une base de données de surveillance de l'hépatite C chronique (VHC), nous avons réalisé une imputation des données manquantes afind'identifier les facteurs de risque de complications hépatiques graves chez des usagers de drogue. A partir des mêmes données, nous avons proposé des critères d'application d'une analyse de sensibilité aux hypothèses sous-jacentes àl'imputation multiple. Enfin, nous avons décrit l'élaboration d'un processus d'imputation pérenne appliqué aux données du système de surveillance du VIH et son évolution au cours du temps, ainsi que les procédures d'évaluation et devalidation.Les applications pratiques présentées nous ont permis d'élaborer une stratégie de traitement des données manquantes, incluant l'examen approfondi de la base de données incomplète, la construction du modèle d'imputation multiple, ainsi queles étapes de validation des modèles et de vérification des hypothèses.

L’interféron-α pegylé en combinaison avec la ribavirin est le seul traitement approuvé pour le traitement de l’infection au virus de l’hépatite C (VHC). L’efficacité est de 50-75%, la thérapie est coûteuse et induit beaucoup d’effets secondaires. Il est impératif d’avoir une meilleure compréhension de la pathogenèse du VHC afin de développer des traitements plus efficaces ou un vaccin. À cette fin, notre approche est de caractériser la réponse immunitaire cellulaire induite par ARFP, un antigène nouveau et conservé chez le VHC, et de cartographier les épitopes de la réponse immunitaire cellulaire d’un patient infecté au génotype 3a ayant résolu spontanément. Le génotype 3a, étant prévalant chez les utilisateurs de drogues intraveineuses (IDUs) constitue 60% des nouvelles infections. Peu d’épitopes furent identifiés auparavant pour ce génotype, ce qui rend l’étude de la réponse immunitaire difficile chez cette population. Dans cette étude, pour la réponse immunitaire cellulaire dirigée contre ARFP, nous n’avons pas observé de différence significative entre les patients ayant résolu spontanément comparativement avec ceux ayant développé une infection persistante. Ceci suggère fortement que ARFP ne joue pas un rôle majeur lors de la résolution de l’infection aigue au VHC. Pour la caractérisation de la réponse immunitaire cellulaire chez un des patients infectés au génotype 3a, nous avons identifié et caractérisé 5 épitopes spécifiquement reconnus par des lymphocytes T, CD3+, CD4+ et CD8- : E2504-521, NS31064-1081, NS4b1759-1776, NS5a2074-2091, NS5b2421-2436. Nous avons comparé avec ceux connus pour le génotype 1a. Nous avons identifié 4 nouveaux épitopes. Enfin, l’épitope NS4b1759-1776, identifié auparavant, pourrait s’avérer être un candidat intéressant dans la mise au point d’un vaccin à base de peptides immunogéniques contre le VHC. / Interferon-α combined with ribavirin is the only approved treatment of hepatitis c virus (HCV) infection. The efficiency is between 50-75%, the therapy is expensive and has numerous side-effects. It is imperative to have a better understanding of HCV pathogenesis to develop better treatments or a vaccine. To this end, our approach is to characterize the immune cellular response against ARFP, a newly identified and conserved antigen of HCV; and to characterize and fine map cellular immune response of a patient infected with genotype 3a that spontanously resolved. Genotype 3a is most prevelant in intravenous drug users (IDUs) where nearly 60% of all new HCV infections happen. Very few epitopes are known for genotype 3a which makes it difficult to study HCV-specific immune responses in this population. In this study, for ARFP specific cellular responses, we observed no significant difference between patients that spontanously resolved compared to those who developped persistent infection. This strongly suggests that ARFP does not play a major role in acute HCV infection resolution. For the charaterization of immune cellular response developped against genotype 3a, we identified and characterized 5 epitopes recognized by lymphocytes T, CD3+, CD4+, CD8-: E2504-521, NS31064-1081, NS4B1759-1776, NS5A2074-2091, NS5B2421-2436. We compared them with epitopes known for genotype 1a. We have identified 4 novel epitopes. Finally, NS4B1759-1776, previously identified, could be a good candidate in the developement of a peptide based vaccine against HCV.

La lutte pour les ressources est un phénomène qui a débuté dès l'apparition d'organismes reproductifs et dont la description a été initiée par Malthus puis remarquablement synthétisée et étendue à la biologie sous le terme d'évolution par Darwin en 1859 dans " De l'origine des espèces ". Si le concept est ancien à l'échelle des sciences biologiques, il continue à caractériser des domaines à l'époque insoupçonnés par son auteur tels que la virologie. En effet, les virus hautement variables tels que le virus de l'immunodéficience humaine (VIH), de l'hépatite B (VHB) et de l'hépatite C (VHC) sont présents sous forme de quasi espèce au sein de leur environnement réplicatif, c'est à dire qu'une multitude de virus génétiquement proche mais distincts coexistent au sein de cet espace qu'ils doivent partager selon les mêmes règles générales que les êtres vivants. Ainsi, lorsque des pressions de sélection s'exercent (immunitaires, antivirales...), une redistribution des variants majoritaires est observé au bénéfice de variants minoritaires mieux adaptés à cet environnement changeant. La modélisation mathématique et informatique de la capacité mutationnelle et la dynamique d'adaptation des variants minoritaires au travers de 6 études de cohortes de patients infectés, par la technique ultra-sensible de pyroséquençage haut débit associée à des logiciels originaux ont permis de mettre en évidence, caractériser et évaluer l'impact de marqueurs diagnostics permettant de prédire la résistance aux antiviraux mais aussi de caractériser de nouvelles cibles antivirales.

La Ribavirine est un analogue nucléosidique de la guanosine constitué d'un ribose et d'un noyau triazole. Cet antiviral, synthétisé en 1970, possède une activité contre différents virus comme le virus respiratoire syncytial chez les enfants en détresse respiratoire, les virus des hépatites B et E, ainsi que contre certains cancers et leucémies. Elle est surtout connue pour son utilisation dans le traitement de l'hépatite C, en combinaison avec l'Interféron. Cependant, l'efficacité de cette thérapie est limitée à certains génotypes du virus et les effets secondaires résultants sont nombreux. C'est pourquoi il est nécessaire de trouver d'autres analogues actifs contre l'hépatite C et moins toxiques afin d'offrir un traitement aux 170 millions d'individus atteints de cette maladie chronique et pouvant évoluer vers des cirrhoses et des cancers du foie. Par une méthodologie d'alcynylglycosylation médiée à l'indium suivie d'une cycloaddition 1,3 dipolaire, des C-nucléosides analogues de la Ribavirine ont été synthétisés. L'un deux, SRO-91, a montré une activité antivirale comparable à celle de la Ribavirine vis-à-vis de l'ARN polymérase du virus de l'hépatite C. L'objectif de cette thèse est donc de synthétiser d'autres C-nucléosides analogues sur le modèle de SRO-91. Des modifications ont été effectuées autant sur le ribose que sur le noyau triazole. Concernant les transformations du ribose, nous nous sommes intéressés à la position C2', notamment en introduisant une quaternisation avec différents groupements (CH3, CF3, F ...) ou bien en désoxygénant cette position. Cette thèse décrit les différentes stratégies explorées pour la synthèse de plusieurs de ces C-nucléosides dont les activités antivirales seront étudiées ultérieurement.

La découverte d’adjuvants de vaccination est en pleine expansion dans un contexte règlementaire de plus en plus strict. L’objectif de ce travail de thèse a été de proposer un adjuvant hautement caractérisé de la famille de la lysophosphatidylcholine (LPC) pour un développement clinique. Il avait été précédemment montré que la LPC d’oeuf de poule présentait des propriétés adjuvantes in vitro et in Vivo. Cependant, il s’agit d’un mélange hétérogène d’espèces moléculaires de LPC peu exploitable en clinique. Nous avons donc cherché à 1/ cribler in vitro 5 différentes espèces moléculaires de LPC ayant des activités adjuvantes, et 2/ évaluer chez la souris l’aptitude des molécules sélectionnées à induire des réponses humorales et cellulaires.Deux candidats, les LPC C16 :0 et C18 :0, induisent in vitro la maturation de cellules dendritiques humaines caractérisée par l’augmentation de l’expression des marqueurs de surface, la production de chimiokines pro-Th1 et l’engagement vers un profil Th1 de lymphocytes T CD4+. Chez la souris, l’injection i. v. des candidats induit une réponse inflammatoire transitoire et modérée au profil Th2 (IL-5, IL-6). De plus, ces espèces induisen une réponse humorale spécifique contre 3 antigènes viraux après injection s. c. ou i. m. (NS3du VHC, HBsAg du VHB et gp120 du VIH), proche de celle obtenue avec l’alun et à des doses faibles supposées non toxiques. Dans ces modèles, en revanche, les LPC individuelles ne semblent pas induire de réponses cellulaires spécifiques.L’ensemble de ces résultats ouvre d’intéressantes perspectives pour l’utilisation des LPC C16 :0 et C18 :0 en tant qu’adjuvants de vaccination de réponses immunitaires humorales. / The evaluation of new vaccine adjuvants is growing fast in a stringent regulatory environment. The aim of this thesis project was to propose a highly defined adjuvant derived from the lysophosphatidylcholine (LPC) for clinical development. It has been previously shown that an egg-derived LPC has in vitro and in Vivo adjuvant features. However, it is composed of a heterogeneous mixture of molecular species of LPC, thus precluding itsclinical evaluation. Therefore, we decided to 1/ screen in vitro 5 single species of LPC fortheir adjuvant properties, and 2/ evaluate in the mouse model the ability of selected compounds to induce humoral and cellular responses.Two candidates, the C16:0- and C18:0-LPC, induce in vitro maturation of human dendritic cells as defined by an up regulation of the expression of surface markers, production of pro-Th1 chemokines, and engagement of CD4+ T lymphocytes towards a Th1 profile. Inmice, i. v. injection of both candidates triggers a transient and moderate inflammatory response with a Th2 profile (IL-5, IL-6). In addition, these species initiate specific humoral responses against 3 viral antigens following s. c. or i. m. injection (NS3 from HCV, HBsAgfrom HBV and gp120 from HIV), close to what is achieved with alum and at low doses expected to be safe in humans. In these models, however, single LPC do not mediatespecific cellular responses. Over all, these results open interesting perspectives for the single

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Accès limité / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished