Le virus de l’Hépatite C (VHC), de la famille Flaviviridae, est à l’origine d’une pandémiemondiale. L’infection par le VHC provoque le dévelopment d’hépatites chroniques, decirrhoses et de carcinomes hépatocellulaires (CHC). Les fonctions de la majorité des protéinesvirales sont connues, mis à part pour NS5A dont la seule fonction directe attribuée à ce jour,équivaut à celle d’un facteur d'activation transcriptionnelle. Notre laboratoire a montréprécédemment que les variants de quasiespèce de NS5A isolés à partir du sérum d’un mêmepatient présentaient des différences significatives dans leurs propriétés intrinsèques detransactivation. Fort de ces résultats, nous avons analysé des variants de NS5A isolés à partirde tissu hépatique d’un patient chroniquement infecté par le VHC de génotype 1b. Cesanalyses ont révélé une compartimentation génétique et fonctionnelle des variants de NS5Aentre le tissu tumoral et le tissu non-tumoral adjacent. Nous avons donc émis l’hypothèse queles propriétés transactivatrices de NS5A pourraient jouer un rôle dans la pathogenèse ainsique dans la réplication virale, et que la variabilité naturelle de NS5A pourrait influencer sespropriétés transactivatrices. L’objectif de ce travail de thèse était d’analyser le rôle despropriétés transactivatrices de NS5A dans la pathogenèse hépatique viro-induite ainsi quedans la réplication virale. Pour étudier le rôle des propriétés de transactivation de NS5A dans la pathogenèse hépatique,nous avons développé des vecteurs lentiviraux pour exprimer dans les hépatocytes primaireshumains les variants choisis de NS5A portants différents potentiels de transactivation. Enutilisant la technologie RNA-Seq d’Illumina, l’analyse des transcriptomes d’hépatocytestransduits exprimant les variants transactivateurs fort et faible de NS5A, sera utiliser pouridentifier les voies cellulaires ciblées par les propriétés transactivatrices de NS5A. Pour lesétudes in vivo, nous avons lancé le développement des souris transgénique permettantl’activation conditionnelle de l’expression des variants de NS5A avec fort et faible potentielde transactivation, spécifiquement dans le foie. Ces souris transgéniques seront utilisées pourétudier le rôle potentiel des propriétés transactivatrices dans la pathogenèse VHC induite etplus particulièrement dans le développement des cancers. Pour étudier le rôle des propriétés de transactivation de NS5A dans la réplication virale, nousavons utilisé le système de réplicon subgénomique de VHC exprimant les variants de NS5Aprécédemment caractérisés. Pour exercer ses propriétés transactivatrices, NS5A doit êtrelocalisée au moins partiellement dans le noyau. Nous avons démontré qu’une partie de NS5Ase retrouve dans noyau et est recruté sur des promoteurs cellulaires, modulant ainsidirectement l’expression de gènes cellulaires essentiels pour la réplication de l’ARN viral.Nous avons observé que les variants de NS5A avec différents potentiels de transactivation,confèrent différentes capacités de réplication au réplicon subgénomique, et corrèlent avec lepotentiel de transactivation de variant correspondant. En accord avec ces observations,l’inhibition de translocation nucléaire de NS5A entraine une inhibition de la réplication virale,suggerant un rôle potentiel des propriétés transactivatrices de NS5A dans la réplication l’ARNvirale. En conclusion, nous avons démontré que l’activation transcriptionnelle des gènes cellulairespar la NS5A est essentielle pour la réplication de l’ARN du VHC. Cette modulation des gènescellulaires pourrait également être impliquée dans les mécanismes de la pathogenèse viroinduite.Nous confirmerons cette hypothèse grâce aux souris NS5A. Par ailleurs, ces résultatspourraient contribuer au développement de nouvelles thérapies anti-VHC, basées surl’inhibition de translocation nucléaire de NS5A / Hepatitis C virus (HCV) causes a chronic infection in the majority of infected patients,ultimately leading to liver cirrhosis and hepatocellular carcinoma (HCC). Although the rolesof the HCV proteins in the viral life cycle are increasingly understood, the precise function ofthe HCV NS5A protein has yet to be elucidated. To date, the only putative direct functionattributed to NS5A is its transcriptional transactivation properties. Our group has previouslyshown that quasispecies variants of NS5A isolated from the serum samples of the samepatient bear different transactivating properties according to their amino acid sequence. Basedon these observations, we performed preliminary phylogenetic and functional analysis ofNS5A variants isolated from liver tissue of individuals infected with HCV of genotype 1b.This analysis revealed genetic and functional compartmentation of NS5A variants in tumoraland adjacent non-tumoral tissue. We hypothesized that the natural variability of NS5A mayimpact its proposed transactivation properties. We also hypothesized that NS5A’s putativetransactivation properties could play a role in HCV replication and in liver pathogenesis. Theaim of the study presented in this thesis was to investigate the role of NS5A transactivationproperties in the development of HCV-induced liver pathogenesis as well as in viralreplication. To study the role of NS5A transcriptional activation properties in liver pathogenesis, wedeveloped lentiviral vectors for the expression of selected NS5A variants bearing differenttransactivation potentials in cultured primary human hepatocytes. We now intend to extendthese preparations using RNAseq technology to analyse the, transcriptome of primaryhepatocytes transduced with lentiviral vectors encoding strongly and weakly transactivatingNS5A variants to identify the cellular pathways targeted by NS5A, allowing us to decipherthe role of NS5A mediated host gene regulation in development of HCV inducedpathogenesis. For in vivo studies, we have begun the development of transgenic mice allowingliver-specific conditional expression of NS5A variants with high and low transactivationpotentials. These transgenic mice will be used to study the possible role of NS5Atransactivation properties in development of HCC. To study the role of NS5A transcriptional activation properties in HCV RNA replication, weused the sub-genomic replicon system expressing previously characterized NS5A sequences..Using this system, we have demonstrated that a subset of NS5A protein can translocate to thenucleus and is recruited to cellular promoters of host cell genes known to be required forefficient replication of HCV replicon RNA as well as those implicated in pathogenesis.Moreover, we have shown that NS5A directly regulate the expression of these genes.Consequently, it was observed that replicons encoding NS5A variants with differenttransactivation potentials exhibited different replication capacities, and that this correlatedwith the transactivation potential of the corresponding NS5A variant. In agreement with theseobservations, inhibition of nuclear translocation of NS5A resulted in the inhibition ofreplication of the HCV subgenomic replicon, further confirming the role of NS5Atransactivation properties in viral RNA replication. In conclusion, we have demonstrated that NS5A-mediated transcriptional regulation ofcellular genes is required for HCV replication. Such NS5A-mediated modulation of cellulargenes may also constitute one of the mechanisms involved in HCV-related liver pathogenesisand development of HCC, an aspect which is currently under investigation using the toolsdeveloped during this project. This study will contribute towards deciphering the role ofNS5A in viral replication as well as providing insight into its role in HCV-induced liverpathogenesis...

L’infection par le Virus de l’Hépatite C (VHC) est un problème majeur de santépublique touchant environ 170 millions de personnes dans le monde. A l’heure actuelle, il n’existe aucun vaccin pour lutter contre le VHC et les traitements curatifs disponibles sont chers, donnent lieu à des effets secondaires très sévères et ne sont efficaces que pour une partie des patients. Le développement de nouvelles stratégies antivirales représente donc un enjeu crucial dans la lutte contre le VHC. Dans le but de développer de nouvelles molécules bloquant différentes étapes du cycle viral, une meilleure compréhension de chacune des ces étapes est nécessaire. Au cours de mon travail de thèse, nous avons étudier le mécanisme d’entrée du VHC dans ses cellules cibles, les hépatocytes. Dans un premier temps nous avons caractérisé un inhibiteur naturel de l’entrée du VHC, appelé EWI-2wint. Ce travail a notamment permis de mettre en évidence l’importance de la dynamique membranaire de l’un des récepteurs du virus, la protéine CD81, dans ce processus. Dans un second axe, nous avons étudié l’effet de la monensine sur l’infection par le VHC. Nous avons ainsi montré que cet inhibiteur pharmacologique bloque une étape tardive du processus d’entrée du VHC.L’ensemble des données accumulées au cours de ma thèse permettent de mieux comprendre le mécanisme d’entrée du VHC et ouvrent la voie au développement de nouveaux outils thérapeutiques. / Hepatitis C, whose causal agent is called Hepatitis C Virus (HCV), is a global health burden with about 170 million people infected. Currently, no vaccine exists again HCV and treatments are effective for only a part of infected people. Therefore, new treatments are urgently needed, as well as a better understanding of the viral life cycle.To do so, we studied the entry process of HCV in its targets cells through the characterisation of HCV entry inhibitors. Firstly, we have shown that EWI-2wint, a natural inhibitor of HCV entry, blocks this process by changing the partitionning of CD81, one of the HCV receptors. In addition, we have studied the effect of monensin on HCV infection and found that this pharmacological inhibitor impairs a late step of HCV entry.Altogether, our results allow a better understading of the HCV entry process and open the way to the development of new therapeutic agents.

Les avancées en biologie moléculaire et cellulaire des dernières décennies ont permis de redéfinir le rôle de l’ARN au sein des cellules de tous les domaines du vivant. Initialement cantonné dans un rôle de support transitoire de l’information génétique du génome (ADN) en direction des effecteurs ou molécules actives (protéines et métabolites), l’ARN est maintenant associé à toutes les sphères de la biologie. Les molécules d’ARN peuvent agir autant comme génome (virus), comme molécules adaptatrices (ARNt), comme messager de l’information génétique (ARNm), comme enzyme (ribozyme) ou encore comme molécules régulatrices en cis (riboswitch) ou en trans (miARN). Nous savons aussi que la grande majorité du génome des cellules eucaryotes est transcrite à un moment ou un autre. Ces implications de l’ARN en font une cible de choix pour la recherche en génomique fonctionnelle, ainsi que pour des applications thérapeutiques. C’est pourquoi, depuis la découverte des ARN catalytiques et de l’interférence à l’ARN, beaucoup d’efforts ont été consacrés pour développer un éventail d’outils moléculaires permettant d’inhiber l’expression de gènes d’intérêt. Le défi qui se dessine aujourd’hui est le développement d’outils plus spécifiques et plus efficaces, entre autres parce que la variété d’ARN qu’un inhibiteur peut rencontrer est beaucoup plus grande qu’initialement estimée. De plus, les données recueillies lors d’essais cliniques montrent la nécessité de combiner un très grand potentiel avec une spécificité accrue. Les travaux de cette thèse se concentrent sur un outil moléculaire qui a le potentiel de répondre positivement à ce défi : le ribozyme SOFA-HDV. Mon projet de recherche visait à démontrer le potentiel de cet ARN catalytique pour le ciblage de gènes in cellulo et de développer son application. Tout d’abord, j’ai démontré que le ribozyme SOFA-HDV pouvait être utilisé pour inhiber la fonction d’un ARN in cellulo. Cette étude a également mis en évidence l’usage de ce ribozyme comme agent antiviral, avec le virus de l’hépatite C comme modèle. Le développement de nouvelles thérapies plus performantes avec peu d’effets secondaires demeure un enjeu important. Au moment de publier ces travaux, en plus d’être le premier exemple exhaustif de l’utilisation du ribozyme SOFA-HDV in cellulo, notre étude contenait le plus grand nombre de ribozymes jamais testés contre le VHC en une seule publication. Bien que modeste, l’effet observé démontre que ce ribozyme peut inhiber la réplication d’un virus dans un modèle in cellulo. Nos résultats exposent aussi la différence d’accessibilité entre les ARN de polarités positive et négative du VHC in cellulo. Par la suite, j’ai participé au développement de ribozymes SOFA-HDV ciblant le virus de l'immunodéficience humaine (VIH) dans le cadre d’une collaboration. Parmi les ribozymes testés, nous en avons identifié un dont l’activité catalytique réduit la réplication du VIH de plus de 50 % dans un modèle cellulaire. Dans le cadre de cette étude, nous avons identifié un site hautement favorable pour le ciblage par un ribozyme SOFA-HDV ou par un shARN. Des données suggèrent aussi une spécificité élevée du ribozyme SOFA-HDV. Des tests d’inhibition avec différentes souches du VIH montrent que l’activité du ribozyme est affectée avec un seul mésappariement entre le biosenseur (élément du module SOFA resposable de reconnaissance du substrat) et son site de liaison. Finalement, dans un esprit d’intégration des connaissances recueillies au fil des différents projets impliquant le ribozyme SOFA-HDV, je me suis intéressé à leur processus de sélection pour le ciblage génique. J’ai démontré l’impact de la séquence du biosenseur sur l’activité du ribozyme. J’ai également illustré l’autocoupure possible lorsque la séquence du biosenseur crée un prolongement du bloqueur (élément du module SOFA agissant comme verrou) ainsi que l’impact de la structure du substrat autant au niveau des sites de liaison du domaine de reconnaissance que du biosenseur. Ces nouveaux éléments combinés aux données antérieures sur le ribozyme HDV original m’ont permis d’élaborer une marche à suivre pour la présélection des ribozymes SOFA-HDV selon leur potentiel comme ciseaux moléculaires. En conclusion, ces travaux ont contribué à mettre de l’avant le potentiel du ribozyme SOFA-HDV pour des applications de ciblage de gènes, plus particulièrement pour des cibles virales. De ce fait, il existe maintenant des exemples concrets de l’utilisation de ce ribozyme en cellules humaines. Tout indique que la spécificité du module SOFA est préservée in cellulo et serait avantageusement comparable à d’autres technologies. Globalement, cette thèse devrait rendre l’utilisation du ribozyme SOFA-HDV plus accessible et favoriser son développement comme outil moléculaire.

Le virus de l'hépatite C (VHC) est détecté dans les sérums de patients infectés sous forme de particules infectieuses lipidées de très faibles densités. Le VHC est un virus enveloppé dont l'assemblage de particules virales se produit à la membrane du réticulum endoplasmique consécutivement au clivage séquentiel de sa polyprotéine et à sa maturation en protéines structurales et non structurales. Dans ce travail, nous avons cherché à mieux comprendre les mécanismes d'assemblage, d'enveloppement et de sécrétion des particules infectieuses. Dans une première étude, nous avons montré la connexion fonctionnelle entre les complexes de réplication et les sites d'assemblage. Dans une seconde étude, nous avons montré que p7 ralentissait de manière dose-dépendante le trafic ER-Golgi, conduisant à une rétention intracellulaire de la glycoprotéine virale E2. En outre, nous avons montré que le clivage du précurseur protéique E2p7 contrôle l'expression intracellulaire E2 et les niveaux de sécrétion des particules subvirales et des virions infectieux. Enfin, nous avons également mis en évidence que l'extrémité N-terminale de p7 gouverne l'infectivité spécifique des particules en coordonnant la rencontre des composants de la nucléocapside avec les glycoprotéines, mais aussi l'enveloppement de la nucléocapside. Dans une troisième étude, nous avons découvert des fonctions et des facteurs spécifiques du sérum, des cellules productrices et des séquences du VHC qui modulent la lipidation des particules virales au cours de leur assemblage et de leur sécrétion. Au total, ces différents travaux ont contribué à mieux comprendre les étapes de l'assemblage du VHC et les mécanismes modulant i) le transfert des ARN viraux des complexes de réplication vers les sites d’assemblage, ii) la rencontre des nucléocapsides et des glycoprotéines, et enfin, iii) l'acquisition de lipides par des particules virales / Hepatitis C virus (HCV) is detected in the sera of infected patients as lipidated infectious particles of very-low density. HCV is an enveloped virus whose assembly of viral particles occurs at the endoplasmic reticulum membrane following sequential cleavage of its polyprotein and its maturation as structural and non-structural viral proteins. In this work, we aimed at better understanding the mechanisms of assembly, envelopment and secretion of infectious particles. In a first study, we highlighted the functional connection between replication complexes and assembly sites. In a second study, we showed that p7 dose-dependently slows down the ER-to-Golgi traffic, leading to intracellular retention of E2 viral glycoprotein. In addition, we showed that cleavage of an E2p7 precursor protein controls E2 intracellular expression and secretion levels of subviral particles and infectious virions. Finally, we also highlighted that p7 N-terminal extremity governs the specific infectivity of the infectious particles by coordinating the encountering of the nucleocapsid components with the glycoproteins and the envelopment of the nucleocapsids. In a third study, we discovered specific functions and factors from serum, producer cells, and HCV sequences that modulate lipidation of viral particles during their assembly and secretion. Altogether, these different works contributed at better understanding the steps of HCV assembly and the mechanisms modulating i) the transfer of viral RNAs from replication complexes to assembly sites, ii) the encountering of the nucleocapsids and glycoproteins followed by virion envelopment, and finally, iii) the acquisition of lipids by viral particles

Le virus de l'hépatite C (HCV) est responsable de maladies chroniques du foie et l'une des principales causes de développement du carcinome hépatocellulaire (HCC). Cependant, les mécanismes moléculaires qui permettent le développement d’un HCC suite à une infection chronique par le HCV restent incompris. Les microARN (miR), de petits ARNs non codants qui régulent l'expression des gènes au niveau post-transcriptionnel, sont connus pour jouer un rôle important dans l'homéostasie cellulaire du foie. De plus en plus d’études suggèrent que l'infection par le HCV induit la modification de réseaux intracellulaires impliquant les miRs hépatiques contribuant au développement des lésions du foie, y compris le HCC. En utilisant des techniques d'analyse systématiques, nous avons identifié des miRs qui modulent le cycle viral du HCV mais également des miRs modulés lors de l'infection par le HCV. Cette analyse globale des interactions entre les miRs de l'hôte et le HCV améliore les connaissances actuelles sur les interactions entre le HCV et l’hôte qui contribuent vraisemblablement à la tumorigenèse dans le foie, et ouvre des perspectives pour de potentielles nouvelles approches pour prévenir et/ou traiter le HCC chez les patients infectés par le HCV. / Hepatitis C virus (HCV)-induced chronic liver disease is one of the leading causes of hepatocellular carcinoma (HCC). However, the molecular mechanisms that enable HCC development following chronic HCV infection remain poorly understood. MicroRNAs (miRs), small non coding RNAs that regulate gene expression at a post-transcriptional level have been reported to play an important role in cellular homeostasis within the liver. Increasing evidence suggests that HCV infection induces alteration of intrahepatic miR networks and that deregulation of miRs contributes to liver disease including HCC. Using high-throughput screening and RNA sequencing, we identified miRs that modulate the HCV life cycle and miRs that are modulated upon HCV infection. This comprehensive analysis of the HCV-host miR network improves the current knowledge of the HCV-host interactions that likely contribute to tumorigenesis in the liver and opens perspectives for novel potential approaches to prevent and/or treat HCC in HCV-infected patients.

Le virus de l’hépatite C (HCV) est l’agent responsable de l’hépatite C, maladie qui touche environ 3% de lapopulation mondiale. Une des caractéristiques de cette infection est son évolution dans 60 à 90% des casvers des formes chroniques avec des complications sévères telles que la cirrhose et le carcinomehépatocellulaire. Un des handicaps majeurs de la recherche sur le HCV est l’absence de systèmes decultures in vitro efficaces et de modèles animaux adaptés car le HCV n’infecte que l’homme et le chimpanzé.l’anticorps D32.10. Pour cela, nous avons développé un test de cellbindinget nous avons montré quel’interaction des particules virales sériques (HCVsp) radiomarquées à l’Iode 125 avec les celluleshépatocytaires (Huh‐7 et HepaRG) est spécifique et saturable impliquant des sites de haute et faible affinité.De plus, l’anticorps D32.10 est capable d’inhiber spécifiquement et efficacement les interactions de hauteaffinité entre les HCVsp et les cellules HepaRG avec une IC50 ≤ 0,5 μg/ml. Nous avons mis en évidence quel’inhibition est plus efficace lorsque nous utilisons sélectivement une population de particules HCVenveloppées exprimant fortement E1E2. Récemment, nous avons développé un système d’infection originaldes cellules HepaRG qui sont des cellules progénitrices du foie par les HCVsp et avons montré quel’infection, la réplication et la propagation dépendent de l’état de prolifération/différenciation de cescellules. Nous avons aussi démontré que les particules virales produites dans ce système contiennent del’ARN viral, expriment les protéines d’enveloppe E1E2 et sont infectieuses. Des études préliminairesmontrent que l’anticorps D32.10 inhibe fortement l’infection (95% à 80% aux jours 14 et 21 aprèsinfection) vraisemblablement au niveau des étapes précoces du cycle viral.Dans un second temps, nous avons recherché la prévalence des anticorps de même spécificité que le D32.10(anti‐E1E2A,B) dans différents groupes de patients HCV positifs afin de déterminer leur significationbiologique. Par un test ELISA utilisant les peptides biotinylés E1, E2A et E2B dans la phase de capture, nousavons démontré que la réponse anticorps anti‐E1E2A,B était présente dans 90% des cas chez les patientsqui guérissent spontanément avec des titres élevées (≥ 1/1000). Cette réponse humorale est absente ourare (< 10%) chez les patients porteurs chroniques non traités ou non répondeurs aux traitementsantiviraux. Une étude longitudinale a été réalisée chez des patients non répondeurs ou répondeursdéveloppant une réponse virologique soutenue à une bithérapie standard, interféron pégylé plus ribavirine.L’analyse statistique des résultats a montré que les anticorps anti‐E1E2A,B pouvaient être prédictifs de laréponse au traitement avec une spécificité et une valeur prédictive positive de 100%.La convergence des résultats in vitro et in vivo supporte un rôle neutralisant de l’anticorps monoclonalD32.10, permettant d’envisager son utilisation en immunothérapie. / Hepatitis C Virus (HCV) is the major etiological agent of liver disease in the world with approximately180 million people who are seropositive. The majority (60‐90%) of infected individuals progressesto chronic hepatitis that increases their risk for developing cirrhosis and hepatocellular carcinoma.One of the major limitations of HCV research is the lack of efficient in vitro culture systems andappropriateanimal models. vitro direct cell‐binding assay and an infection system of the human HepaRG cell line were developedby using HCVsp. The HepaRG cells possess potent ability to acquire a mature hepatocyte phenotype.The E1E2‐specific mAb D32.10 was shown to inhibit efficiently and specifically high affinityinteractionsthrough glycosaminoglycans and the CD81 tetraspanin between HCVsp and HepaRGcells with an IC50 = 0.5 μg/ml. This inhibition was more efficient when E1E2‐positive envelopedHCVsp were used selectively for binding studies (IC50 < 0.5 μg/ml). Establishment of infection,replication and propagation of HCVsp were shown to depend on the proliferation/differentiationstage of HepaRG cells. Persistent HCV infection in HepaRG cells could be obtained with production ofE1E2/RNA(+) infectious HCV particles. Preliminary data showed a complete early inhibitory effect ofthe D32.10 mAb on virion RNA production in HepaRG culture supernatants (95% at D14 and 80% atD21 post‐infection).Furthermore, the detection of the anti‐E1E2/D32.10‐binding peptide antibodies during natural HCVinfection demonstrated significant prevalence (90%) of these antibodies: (1) in patients whorecovered spontaneously from HCV infection with high titers compared to patients with chronichepatitis C, and (2) in patients who are complete responders compared to non responders toantivirals. Kinetic analyses revealed that the anti‐E1E2/D32.10‐like humoral response appeared veryearly with high titers (≥ 1/1000) and was associated with complete virus eradication. The positiveand negative predictive values (ROC curve analysis) for achieving or not a sustained viral response toantiviral therapy are 100% and 86%, respectively, reflecting diagnostic accuracy. The anti‐E1E2/D32.10‐binding peptide antibodies may thus predict the outcome of HCV infection andrepresent a new relevant pronostic marker in serum for the HCV diagnosis.Convergence of in vitro and in vivo data strongly support the neutralizing activity of the D32.10 mAb,and thus immunotherapeutic potential of this unique anti‐E1E2 D32.10 mAb.

Si la découverte récente de la souche virale JFH1, capable de réaliser un cycle viral complet en culture cellulaire, a permis de mieux caractériser le déroulement de l’infection du virus de l’hépatite C VHC, de nombreux aspects de la biologie du virus demeurent méconnus. Parmi ceux-ci, les mécanismes gouvernant l’encapsidation de l’ARN génomique viral au sein des particules restent à élucider. Cette thèse décrit la mise point d’un système de mobilisation hétérologue permettant l’analyse de l’interaction de la protéine de capside Core avec l’ARN viral. Ce système nous a permis d’identifier les régions de la protéine impliquées dans la liaison au génome viral, tout en autorisant son transfert dans des cellules naïves. Cette approche de mobilisation dépendante de la Core est complétée d’une étude de recrutement hétérologue basée sur la reconnaissance de l’ARN du phage MS2 avec la protéine de manteau Coat. Cette stratégie novatrice permet le recrutement efficace des ARNs marqués tout en autorisant leur localisation cellulaire. / The advent of infectious molecular clones of Hepatitis C virus (HCV) has unlocked the understanding of HCV life cycle. However, packaging of the genomic RNA, which is crucial to generate infectious viral particles, remains poorly understood. To study packaging in vivo, we developed a novel heterologous system to evaluate the interactions of HCV Core capside with viral RNA. This system allowed us to pinpoint Core domains involved in RNA binding, and package and transfer HCV RNA into a lentiviral vector. Aside from this Core dependent recruitment, we engineered retoviral vectors to trans-package MS2-tagged RNAs using MS2 Coat protein interaction. This system allowed us to efficiently recruit MS2-tagged replicons into naive cells and offers the opportunity to visualize HCV RNAs in Huh7.5 cells.

L’infection par le virus de l’hépatite C (VHC) perturbe le métabolisme lipidique de son hôte. En effet, les particules virales sont hétérogènes mais les plus infectieuses sont celles retrouvées aux plus basses densités du fait de leur association avec des composants des lipoprotéines de très basse densité (VLDL), les lipoprotéines riches en triglycérides (TG) et contenant l’apolipoprotéine B (ApoB) produites par les hépatocytes ; ces complexes sont appelés lipo-viro-particules (LVP). De plus, les malades présentent fréquemment une stéatose hépatique, c'est-à-dire une accumulation de TG dans les gouttelettes lipidiques (GL) des hépatocytes, qui stockent les lipides neutres au sein d’une monocouche de phospholipides essentiellement constitués de phosphatidylcholine. Notre hypothèse de travail est que le VHC usurpe le métabolisme lipidique des hépatocytes au profit de la production de LVP. Une étude publiée au début de mon travail de thèse a révélé que la lysophosphatidylcholine acyltransférase 1 (LPCAT1) catalyse la synthèse de phosphatidylcholine directement à la surface des GL, avec pour conséquence un remodelage de ces dernières. Cela nous a incités à examiner si cette voie est détournée par le VHC, puis à déterminer le rôle de LPCAT1 à la fois dans le métabolisme lipidique des hépatocytes et dans le cycle infectieux du VHC. Lors de l’infection de novo par le VHC, les cellules de la lignée hépatocytaire Huh-7.5.1 et les hépatocytes humains en culture primaire (HHP) présentaient une diminution de l’expression de l’ARNm et de la protéine LPCAT1, suggérant une régulation transcriptionnelle de cette enzyme par le VHC. L’extinction de LPCAT1 en cellules Huh- 7.5.1, infectées ou non, induisait une diminution du nombre des GL accompagnée d’une augmentation de leur taille, suggérant une fusion des GL, ainsi qu’une accumulation intracellulaire de TG à l’état d’équilibre, donc une stéatose. La sécrétion des TG néosynthétisés et de l’ApoB était également augmentée, témoignant d’une augmentation de la production de VLDL. Dans les cellules Huh-7.5.1 et les HHP infectés par le VHC, l’extinction de LPCAT1 n’affectait pas la réplication du génome viral mais augmentait la production de virus infectieux, indiquant un effet sur la morphogenèse du VHC. De plus, les particules virales produites avaient une infectiosité spécifique supérieure corrélant avec une densité plus basse, des propriétés caractéristiques des LVP. En conclusion, le VHC diminue l’expression de LPCAT1, une enzyme associée aux GL des hépatocytes, ce qui apparaît comme une stratégie virale permettant d’augmenter le contenu en TG, et de là l’infectiosité spécifique des particules virales néoformées. Cibler la voie du métabolisme lipidique contrôlée par LPCAT1 représenterait une approche thérapeutique intéressante, car susceptible de réduire à la fois le titre viral et la stéatose hépatique. / No abstract

Chez un individu infecté, le VHC circule sous la forme d’une population de variants viraux appelés quasi-espèce. Lors d’un évènement de transmission, certains variants viraux sont préférentiellement transmis et un effondrement de la diversité virale chez l’individu nouvellement infecté est souvent observé. Les propriétés électives de ces variants ainsi que leur rôle dans l’évolution clinique sont méconnus. L’objectif de cette étude est d’identifier si des déterminants moléculaires situés au niveau des glycoprotéines d’enveloppe du VHC sont associés à une plus grande capacité de transmission. Les propriétés fonctionnelles des variants transmis et non transmis seront étudiées, en particulier la sensibilité à la neutralisation autologue. Les échantillons étudiés proviennent de couples mère-enfant infectés chroniquement par le VHC issus de d’un essai clinique réalisé en Thaïlande. La composition des populations virales au sein de 3 paires a été étudiée à l’aide d’une technique d’amplification après dilution limite (SGA) suivie d’un séquençage profond (Illumina). Le variant majoritaire chez la mère était retrouvé majoritaire chez l’enfant pour les paires 1 et 3. Pour 2 paires (2 et 3), une moindre diversité génétique a été observée chez l’enfant par rapport à la mère témoignant d’un goulot d’étranglement génétique lors de la transmission. Après clonage des gènes E1E2, des tests d’infectivité sur cellules hépatocytaires ainsi que des tests de neutralisation par le sérum maternel sont réalisés avec le modèle de rétrovirus pseudotypés (VHCpp). Pour la 1ère paire, le variant majoritaire chez la mère (variant transmis à l’enfant) est infectieux et résistant au sérum autologue. Pour la deuxième paire, le variant minoritaire (transmis) est légèrement résistant à la neutralisation autologue. Un variant majoritaire non transmis apparait sensible à la neutralisation autologue. Des études complémentaires en système de virus réplicatifs issus de la culture cellulaire (VHCcc) sont en cours. Au final, les résultats de cette étude contribuent à comprendre les étapes précoces de l’infection par le VHC, afin de mieux appréhender de futures approches immunoprophylactiques ou vaccinales. / In infected individuals, HCV circulates as a complex mixture of genetically different, but closely related viral variants named quasispecies. In a transmission event, some viral variants are preferentially transmitted. The genetic and functional properties of these variants are still unknown. The aim of our work was to identify molecular determinants of E1E2 associates with a greater capacity of transmission. We also intend to study the functional properties of transmitted and no transmitted variants, as for example sensibility to autologous neutralization. Studied sera samples were obtained from three women and their child infected by the HCV, who were participating in HIV prevention clinical trial for the prevention of perinatal transmission of HIV in Thailand. Quasispecies were studied with single genome amplification (SGA) followed by deep sequencing (Illumina). A decrease in intra-host diversity (genetic bottleneck) was observed in the viral population of child near birth (week 6) compared with that observed in the mother (just before delivery). For 2 pairs, the major variant observed in the mother was the same as the major one identified in the child. Retroviral pseudotypes (HCVpp), bearing each transmitted and non-transmitted envelope glycoproteins were produced. For each one, the level of infectivity on HuH7 cells was measured as well as the neutralizing activity of the autologous sera. For the first pair, the major variant (transmitted) appears resistant to autologous neutralization. For the second pair, the transmitted minor variant appears slightly resistant to autologous neutralization. A non-transmitted major variant is sensitive to autologous neutralization. Complementary studies with HCV derived from cell culture (HCVcc) are in progress We hope that the results of this study may be helpful to better understand early steps of HCV infection, which is of great interest for the development of immunoprophylaxis and vaccine strategies.

L'infection par le virus de l'hépatite C implique des processus d'interaction complexe entre l'hôte et le virus. Plusieurs facteurs de l'hôte incluant des polymorphismes génétiques et les réponses immunitaires influent sur l'infection et les réponses au traitement. Aussi, il est important d'identifier en amont les facteurs pour prédire la réponse au traitement. L'objectif de la thèse est d'étudier l'influence de certains polymorphismes génétiques de l'hôte sur la réponse à la bithérapie et sur le statut immunitaire du foie dans l'infection chronique par le VHC. L'étude a porté sur les polymorphismes des gènes de l'interféron lambda 3 et 4, l'interféron gamma, l'interleukine 10, et l'interleukine 17, conjointement à la réponse au traitement avec le peg-IFNα et la RBV et aux réponses immunitaires du foie chez les patients. Nous avons établi une méthode PCR-RFLP simple et fiable pour le typage de deux polymorphismes de l'IFNL3. En utilisant les enzymes de restriction BstUI et BrsDI permet le génotypage de deux variantes de IFNL3 (rs12979860 C/T et rs8099917 T/G, respectivement). Les résultats indiquent que cette méthode PCR-RFLP donne des résultats similaires à ceux des méthodes standard et présente un intérêt pour des analyses de routine en laboratoire clinique car elle est peu coûteuse. Nous avons analysé l'association des polymorphismes avec la réponse au traitement antiviral sur une cohorte de 108 patients infectés par le VHC de génotype 1 traités par la bithérapie. Nous avons ainsi démontré que le génotype de l'IFNL4 TT/TT de ss469415590 et une réponse virologique rapide sont des facteurs prédictifs indépendants pour atteindre un taux de réponse virologique soutenue (OR = 3,93, p = 0,004 et OR = 6,74, p = 0,021). D'autre part, une charge virale initiale haute est associée à l'échec au traitement (OR = 0,34, p = 0,023). Ainsi, ces paramètres sont utiles pour la définition d'un traitement personnalisé. Pour expliquer l'influence de ces polymorphismes dans l'infection chronique par le VHC, nous avons étudié l'association des polymorphismes IFNL3 et 4 avec la réponse immunitaire du foie chez les patients atteints d'une infection chronique par le VHC. En utilisant l'expression de CD107a comme marqueur de l'activité sécrétoires des lymphocytes, nous avons observé une activité de dégranulation des lymphocytes du foie plus importante les patients porteurs des génotypes de IFNL4 favorables en comparaison avec les patients porteurs de l'allèle défavorable. En utilisant des analyses de régression, les taux d'ALT sont en corrélation avec la fréquence des cellules NKT CD107a+ dans le foie. Enfin, chez les patients traités par la bithérapie, une forte activité de dégranulation est observée chez les patients avec les génotypes favorables IFNL3 et 4. Nous suggérons que les polymorphismes des gènes de l'interféron lambda sont associés à l'activité de la dégranulation des lymphocytes intra-hépatiques et contribuent à un mécanisme de clairance du VHC sous la bithérapie. Nous avons également étudié l'impact de plusieurs polymorphismes génétiques sur la gravité de l'hépatite C chronique. Les résultats montrent une association significative observée entre le polymorphisme de l'IFN-γ et la gravité de l'hépatite C chronique. Pour l'analyse de régression logistique, l'allèle T et la présence d'une stéatose sont des facteurs prédictifs indépendants de la sévérité de la maladie hépatique chronique associée au VHC. L'utilisation du génotypage de l'IFN-γ pourrait être utile dans la prise en charge des patients. En conclusion, nous avons montré que les polymorphismes des gènes des IFNL3 et 4 et de l'IFN-γ de l'hôte jouent un rôle important dans l'efficacité du traitement et les réponses immunitaires hépatiques. Ces résultats aident à définir un traitement personnalisé pour le contrôle de l'infection chronique par le VHC, en particulier dans les régions aux ressources limitées où les nouveaux traitements ne sont pas accessibles. / Hepatitis C virus (HCV) infection is a complex interaction process between the host and viral factors. The host immune responses and genetic polymorphisms have been shown to be associated with the outcome of HCV infections and the responses to treatments. Thus, it is very important to identify pre-treament factors to predict treatment outcomes. The overall aim of the thesis study is to investigate the role of host genetic polymorphisms on response to combination therapy and immune response in the liver in chronic HCV infection. The study has focused on polymorphisms in the interferon lambda (IFNL) genes, interferon gamma, interleukin 10, and interleukin 17 in relation to response to therapy with peg-IFNα and Ribavirin (RBV) and liver immune responses in patients with chronic HCV infection.First, we have established a simple and reliable method for genotyping of the IFNL3 polymorphisms. We designed primers and selected restriction enzymes BstUI and BrsDI for genotyping 2 variants rs12979860 C/T and rs8099917 T/G, respectively. The results indicate that this PCR-RFLP method yields to identical data than standard sequencing method and commercial kit. We suggest that PCR-RFLP method could be used routinely in conventionally clinical laboratory for genotyping of IFNL3 polymorphisms. Next, we analysed the association of these variants with response in combination therapy of peg-IFNα and RBV. Among 108 treated patients infected with HCV genotype 1, by using logistic regression model analyses, we showed that patients who had favorable IFNL4 genotype (genotype TT/TT of ss469415590) and presented a rapid virological response (RVR) were independent predictors of achieving sustained virological response rate (OR = 3.93, CI = 1.53 -10.08, p = 0.004 and OR = 6.74, CI = 1.33 - 34.06, p= 0.021), whereas patients with high baseline viral load level were associated with failure to treatment (OR = 0.34, CI = 0.13 - 0.87, p = 0.023). We suggest that patients had favorable IFNL4 genotype and achieved RVR should benefit an individualized treatment of combination therapy of peg-IFNα and RBV. To explain the influence of these polymorphisms in chronic HCV infection, we investigated the association of IFNL4 polymorphisms with immune response in the liver in patients with chronic HCV infection. By using marker CD107a, a marker expressing degranulation activity of cytotoxic lymphocytes, we indicated that degranulation process was found in liver lymphocytes in patients carrying favourable IFNL4 genotypes compared with patients with unfavourable genotypes. By using multiple regression analyses, we demonstrated that ALT levels correlate with frequency of CD107a+ NKT cells in the liver. Finally, in patients treated by peg-IFNα and RBV, high degranulation activity observed in patients with favourable genotypes of IFNL3 and IFNL4 (CC of rs12979860 and TT/TT of ss469415590). We suggest that polymorphisms in the interferon lambda genes associated with intrahepatic lymphocyte degranulation activity and contribute to clearance mechanism of HCV under combination treatment of peg-IFNα and RBV.We investigated the impact of several genetic polymorphisms on the severity of chronic hepatitis C. We showed a significant association observed between polymorphism of IFN-γ and the severity of chronic hepatitis C. By using logistic regression analysis, T allele of IFN-γ and the presence of steatosis are independent predictive factors of severity of HCV-1 - related liver disease. This suggests we can use genetic variant of IFN-γ in classification and management of chronic hepatitis C. In conclusion, we indicated that host genetic polymorphisms play critical roles both in responses to treatment and in the immunopathogenesis of chronic HCV infection. This study can help to reach a closer step to individualized medicine for the control of chronic HCV infection in resource-limited regions when new treatment regimens are not available.