Les virus influenza de type A (IAV) appartiennent à la famille des Orthomyxoviridae. Ces virus enveloppés présentent un génome composé de 8 segments d’ARN simple brin, de polarité négative. Chaque segment est encapsidé par les nucléoprotéines (NP) et associé au complexe polymérase viral, hétérotrimère composé des sous-unités PB1, PB2 et PA, pour former la ribonucléoprotéine virale (RNPv). La protéine PB1 est la sous-unité catalytique responsable de l’activité ARN polymérase ARN-dépendante du complexe viral. La RNPv représente ainsi l’unité minimale de transcription et réplication du génome viral. En raison de la faible fidélité de la polymérase virale et l’absence d’activité de relecture, les IAV présentent un taux de mutation élevé, responsable du développement rapide de populations virales d’une grande diversité génétique, appelées quasi-espèces. Des études récentes ont permis d’identifier des mutants présentant une fidélité de réplication augmentée, due à des mutations uniques dans la sous-unité PB1. Comme décrit pour d’autres virus à ARN, différentes mutations peuvent avoir un effet similaire sur l’activité de la polymérase virale. Afin d’approfondir la caractérisation de la protéine PB1 nous avons recherché d’autres positions pouvant avoir un rôle dans la fidélité de la polymérase, la sélectivité des nucléotides ou la processivité du complexe. Pour cela, des banques de séquences PB1 mutées ont été générées par mutagénèse aléatoire pour deux sous-types de virus influenza A, H3N2 et H1N1pdm09, circulant actuellement chez l’homme. A partir de ces banques, des expériences de reconstitution transitoire de RNPv fonctionnelles (minigénome) en présence de ribavirine, un analogue nucléosidique mutagène, ont permis d’évaluer l’activité de la polymérase et de sélectionner, après subdivisions successives des banques, des mutations conférant une résistance au composé mutagène supérieure à celle de la polymérase sauvage. Les mutations ainsi identifiées dans différentes régions du segment PB1 ont ensuite été réintroduites de manière spécifique, par mutagénèse dirigée, dans la séquence du gène PB1. L’impact de ces mutations sur l’activité de la polymérase a été évalué par des expériences de minigénome en présence et absence de ribavirine. Les mutations pour lesquelles la résistance à la ribavirine a été confirmée ont alors été introduites par génétique inverse dans le contexte du génome viral complet. La majorité des mutations s’est avérée viable et a permis l’obtention de virus mutants infectieux. La capacité de multiplication des virus mutants a été évaluée en cellules MDCK et comparée à celle des virus sauvages correspondants, en absence et en présence de ribavirine. Ainsi, deux mutants porteurs de deux mutations différentes, localisées dans des régions distinctes de la protéine PB1, présentent une capacité à résister à la ribavirine supérieure à celle du virus sauvage. L’analyse de la diversité des populations virales, évaluée par séquençage à haut-débit, en utilisant la technologie Illumina, permettra de confirmer si cette résistance à la ribavirine est bien liée à une augmentation de la fidélité de la polymérase virale. Cette étude a ainsi permis de préciser les éléments de la protéine PB1 impliqués dans l’activité et potentiellement la fidélité de la réplication virale pour deux sous-types de virus influenza A / Influenza type A viruses (IAVs) belong to the Orthomyxoviridae family. The genome of these enveloped viruses consists of 8 single-stranded RNA segments of negative polarity. Each segment is encapsidated by oligomers of the nucleoprotein (NP) and associated with the viral polymerase complex, a heterotrimer composed of the PB1, PB2 and PA subunits to form the viral ribonucleoproteins (vRNPs). The PB1 protein is the catalytic subunit of the polymerase complex, harboring the RNA-dependent RNA polymerase activity. The vRNP represents the minimal functional unit for transcription and replication of the viral genome. Given the low fidelity and lack of proofreading activity of their polymerase, IAVs have a high mutation rate leading to the rapid development of viral populations with high genetic diversity, called quasispecies. Recent studies identified mutants with increased replication fidelity, due to single mutations in the PB1 subunit. As described with other RNA viruses, different mutations could have similar effects on the activity of the viral polymerase. To improve the characterization of the PB1 protein, we searched for other positions that may have a role on polymerase fidelity, nucleotide selectivity or complex processivity. For this purpose, random mutagenesis was used to generate libraries of mutated PB1 from influenza A virus subtypes H3N2 and H1N1pdm09, currently circulating in humans. From these libraries, transient reconstitution of functional vRNPs (minigenome) experiments were performed with ribavirin, a mutagenic nucleoside analog, to evaluate the polymerase activity. Upon selection based on the polymerase activity of successively subdivided libraries, PB1 mutations with increased polymerase activity in the presence of ribavirin relative to wild-type were identified in several regions of PB1. These mutations were specifically re-introduced in PB1 by directed mutagenesis. Their impact on polymerase activity was evaluated by minigenome experiments with and without ribavirin. Mutations with confirmed resistance against ribavirin were then introduced in the context of infectious virus by reverse genetics. Most corresponding mutant viruses could be rescued. Their growth characteristics were analysed in MDCK cells and compared to the corresponding wild-type viruses, in the presence or absence of ribavirin. Two mutants carrying two different mutations, located in distinct regions of the PB1 protein, displayed an improved capacity to resist ribavirin relative to the wild-type virus. Viral populations genetic diversity analysis by next-generation sequencing, using Illumina technology, will confirm whether the observed resistance against ribavirin is linked to an increase of the viral polymerase fidelity. This study provides insights into the PB1 domains involved in the activity and potentially the viral replication fidelity of two influenza A virus subtypes

Ce travail est constitue de deux parties indépendantes. Par mutagenese dirigée et expression dans des fibroblastes en culture, il a ete possible d'étudier 30 mutants du produit de classe ii du mhc murin, a#k. Ces mutants ont ete testes par reconnaissance par des anticorps monoclonaux, par présentation d'antigènes peptidiques et par présentation du superantigenes. L'allure générale du site de fixation de l'antigène correspond a celle observée dans la structure cristalline d'une molécule de classe i. Les résultats ont aussi permis de déterminer les résidus ayant une influence critique sur la fixation de l'antigène. Enfin, l'étude de la présentation des superantigenes montre que ceux-ci ne sont pas fixes de manières analogues aux antigènes peptidiques. Le faible nombre de molécules de certaines espèces moléculaires impliquées dans les mécanismes réglant l'expression génétique pose le probleme du modèlé cinétique pertinent dans ce type de conditions. Il faut renoncer a la notion de concentration et munir le modèle d'un espace d'états discret. Le déterminisme des réactions doit aussi être abandonne au profit d'une évolution stochastique. La deuxième partie du travail s'attache a la définition mathématique des processus de saut représentant un système de réactions chimiques entre espèces présentes en très faibles quantités. Une équivalence avec les systèmes différentiels de la cinétique déterministe est établie. Un modèle de transport avec saut est aussi défini. Il permet de traduire les situations dans lesquelles des évolutions aléatoires et déterministes de déroulent conjointement. Enfin, ces constructions ont nécessité un travail préalable de nature algébrique. Une analyse stoechiometrique détaillée de l'operon lactose, des étapes précoces du développement du phase ainsi que de la réplication des plasmides de la famille cole1 est conduite. Sa généralisation est envisagée

L’évaluation des risques des produits chimiques utilise pour les effets non mutagènes un seuil de dose sans effet. L’objectif est d’élaborer une démarche qui permette de quantifier les risques non mutagènes. Elle s’inspire de celle utilisée pour les effets cancérigènes mutagènes. L’intérêt d’une approche sans seuil, est illustré par le cas du chlordécone en Guadeloupe. L’évaluation officielle indique 1 à 3 % de la population exposée au-dessus du seuil de dose toxique (atteintes rénales). Personne n’a quantifié les risques lorsque ce seuil est dépassé. Cependant, plusieurs millions d’euros (M€) sont investis chaque année pour la prévention des expositions.L’étude s’appuie uniquement sur des données disponibles en 2013. Les connaissances sur les modes d’actions toxiques du chlordécone permettent d’identifier les effets possibles à faible dose. Les études expérimentales multidoses ou les études épidémiologiques fournissent les données pour dériver des fonctions expositions risques (FER). Les données d’expositions internes (chlordéconémies) sont disponibles avant et après la mise en place en 2003 des actions de prévention. Les risques, estimés en multipliant les expositions par les FER, sont convertis en impacts via le nombre de personnes exposées. Les impacts sont monétarisés avec les DALYs et VOLY.Les effets possibles du chlordécone à faible dose chronique sont : cancers de la prostate et du foie, atteintes rénales et développement cognitif. Evaluer sans seuil et avec les expositions internes, le nombre de décès par cancer du foie avant 2003 est de 5,4 /an et après 2003 de 2,0 /an. Soit 3,4 décès/an évités grâce à la baisse des expositions. Pour les cancers de la prostate on compte respectivement : 2,8 et 1,0 (gain : 1,8 décès/an), pour les atteintes rénales : 0,10 et 0,04 (gain : 0,06 décès/an). Les pertes de points de QI sont de 1 173 pts/an et 1 003 pts/an (gain : 168 pts/an). Avant 2003, le coût total de ces impacts s’élève à 31,8 M€2006/an [10,6-64,3]. Les pertes de points de QI contribuent à 62 % du coût total, les cancers du foie 27 %, les cancers de la prostate 11 % et les atteintes rénales 0,6 %. Après 2003, le coût des impacts est de 21,3 M€2006/an [5,8-42,8]. Les bénéfices dus à la baisse des expositions sont de 10,5 M€2006/an. Les dépenses de préventions étant de 3,25 M€2006/an, le bénéfice est 3 fois plus élevé. La prise en compte d’un seuil de dose sans effet ne change pas significativement ces résultats. Evalué avec les expositions externes, le coût total des impacts ne représente plus que 4 % du coût avec les expositions internes. Une analyse de sensibilité par simulation Monté Carlo, montre que la variable « exposition » est la plus influente sur les résultats.Ce travail est le premier à prendre en compte un scénario d’évaluation sans seuil, ce qui est de plus en plus souvent recommandé pour les perturbateurs endocriniens. C’est aussi le premier à monétariser les impacts sanitaires du chlordécone. Cette approche est féconde d’informations utiles à la décision. Elle permet de comparer des options fondamentales comme l’existence ou non d’un seuil, la prise en compte d’expositions externes ou internes. Elle permet aussi de comparer le coût des actions de prévention aux bénéfices sanitaires qu’elles engendrent. Les résultats obtenus facilitent la hiérarchisation des priorités de sécurité sanitaire. On recommande cette démarche quantitative pour les facteurs d’environnement auxquels sont déjà exposées les populations. Les actions de prévention en Guadeloupe sont efficientes et justifiées au plan du coût social. Des enquêtes épidémiologiques sur le rôle du chlordécone dans les pathologies qui n’ont pas pu être prises en compte (neurotoxicité adulte, maladies auto immunes, autres effets sur le développement) seraient nécessaires. Il serait utile de prévoir des études mécanistiques avant les études épidémiologiques. Prolonger la cohorte TIMOUN permettrait de réduire l’incertitude sur le développement cognitif. / Risk assessment of chemicals uses for non-mutagenic effects a threshold dose without effect. The aim is to develop a risk assessment framework that allows quantification of non-mutagenic risks. It is inspired by the approach used for genotoxic carcinogens. The added value for safety decision making is shown on the case of chlordecone exposure in Guadeloupe. The official assessment is 1 to 3% of the population are exposed above the threshold (kidney damage). No one has quantified the risks when the threshold is exceeded. However, several million euros (M€) are invested annually for the prevention of exposure to chlordecone in Guadeloupe.The study is based only on published data available in 2013. The analysis of modes of action will identify the possible effects of chlordecone at chronicle low doses. Multidoses experimental studies or epidemiological studies provide data to derive exposure-response functions (ERF). The internal exposure data (blood chlordecone concentration) are available for Guadeloupe before and after the introduction in 2003 of preventive actions. The external exposure data are available only after 2003. Risks, estimated with exposures and ERF, are converted into impacts through the number of people exposed. The impacts are monetized via DALYs and VOLY.Four effects of chlordecone can occur at chronic low dose: prostate and liver cancers, kidney damages and cognitive development impairments. Without threshold and with internal exposure data, the estimated numbers of deaths from liver cancer are respectively before and after 2003: 5.4 /year and 2.0 /year. That is 3.4 deaths avoided per year by reducing exposure. For prostate cancer there are respectively 2.8 and 1.0 /yr (gain: 1.8 /yr) and for kidney damages 0.10 and 0.04 /yr (gain: 0.06 /yr). Loss of IQ points are 1 173/yr and 1 003 /yr (gain = 168 pt./yr). Before 2003, the total annual cost of these impacts is 31.8 million €2006 [10.6 to 64.3]. Impacts on cognitive development account for 62% of the total, liver cancer 27%, prostate cancer 11% and kidney damage 0.6%. After 2003, the cost of impacts is 21.3 M€/yr [5.8 to 42.8]. The benefits due to the reduction of exposures (avoided impacts) are 10.5 M€/yr [4.8 to 21.5]. Compared to annual spending estimated at 3.25 M€/yr, the annual benefit is three times higher. Including a threshold dose in the model do not significantly change the results. Use of the external exposure data, dramatically decreased the costs of impacts down to 4% of the costs estimated with internal exposures data. A sensitivity analysis with Monte Carlo simulation show that the "exposure" variable is the one that most influences the results.This work is the first to consider a quantitative assessment of health risks scenario without threshold, which is more and more often recommended for endocrine disrupters. It is also the first to monetize health impacts of chlordecone in Guadeloupe. This approach proves fruitful of useful information for decision making. It enables to compare basic options such as whether or not a threshold should be used in the model, taking into account any external or internal exposures. It also allows a comparison of the cost of preventive actions with the health benefits they generate. The results obtained facilitate the prioritization of actions for health safety. This quantitative approach is recommended for environmental factors to which are already exposed populations. Actions for reducing exposure to chlordecone in Guadeloupe are justified and efficient in terms of social cost. Epidemiological surveys to study the role of chlordecone in diseases that could not been taken into account for lack of knowledge (adult neurotoxicity, autoimmune diseases, and other developmental effects) would be needed. It would be useful to provide mechanistic studies before epidemiological studies implementation. Extend follow-up of the TIMOUN cohort could reduce uncertainty about cognitive development.