Les IDPs sont des protéines dépourvues de structure 3D unique en solution et en l'absence de leur(s) partenaire(s). Ces protéines possèdent des propriétés d'interactions avec leurs partenaires uniques.L'extrêmité C-terminale de la nucléoprotéine du virus de la rougeole, NTAIL, est une IDP. NTAIL interagit avec XD, le domaine C-terminal globulaire de la phosphoprotéine virale, via la box2 qui est un a-MoRE. Cette interaction permet le recrutement de la protéine L afin de former la polymérase virale.J'ai pu montrer que la contribution des différents résidus au sein de l'a-MoRE dépend de l'orientation de leur chaîne latérale, et que la substitution d'un seul acide aminé crucial a des effets dramatiques sur la réplication virale.Les IDPs conservent un désordre résiduel non négligeable au sein du complexe. Cela se manifeste par la présence des régions « fuzzy » de part et d'autres du MoRE. Nous avons montré que la région « fuzzy » en amont de la box2 inhibe l'établissement de l'interaction entre NTAIL et ses partenaires.Lors de l'interaction avec leurs partenaires les IDPs subissent en général un gain de structure. Le repliement associé à l'interaction peut avoir lieu avant ou après interaction. Des études précédentes ont montré l'existence d'une pré-structuration partielle de l'alpha-MoRE de NTAIL. L'interaction entre NTAIL et XD a été étudiée et a permis de conclure que NTAIL se replie selon un mécanisme de repliement induit.Dans leur ensemble, ces études contribuent à éclaircir les mécanismes moléculaires qui gouvernent la reconnaissance de partenaires par les IDPs. / IDPs are proteins devoided of a unique and stable 3D structure in solution and in the absence of their partners. Those proteins possess unique properties, as well as mechanisms of interaction with their partners.The C-terminal region of the nucleoprotein of measles virus, NTAIL, is an IDP and interacts with XD, the globular C-terminal domain of the viral phosphoprotein, via the box2 region that is an (alpha-MoRE). This interaction allows to recruit the L protein in order to form the viral polymerase.The aim of my work was to characterize the molecular basis of NTAIL-XD interaction. I was able to show that the contribution of the amino acids among box2 depends on the orientation of their lateral chain, and that the substitution of one single amino acid has drastic effect upon the viral replication.IDPs keep a non-negligible amount of residual disorder among the complex. This fuzziness can have multiple forms, like the presence of fuzzy regions from either side of the MoRE. The impact fuzzy regions have within the complex is not well known. We demonstrated that the fuzzy region upstream box2 inhibits the settlement of the interaction between NTAIL and its partners.When interacting with their partners, IDPs generally undergo a folding associated with binding that can take place either before or after the interaction. The interaction between NTAIL and XD was investigated and monitored by fluorescence kinetic measurements, using variants bearing a tryptophan substitution. We concluded without any doubt that NTAIL folds under an induced folding mechanism.Those studies together contribute to enlighten the molecular mechanisms that govern partner recognition by the IDPs.

RhoB est une petite GTPase rapidement activée par les facteurs de croissance et les stress cellulaires, qui régule des processus biologiques fondamentaux comme la migration, l'angiogenèse, la réparation de l'ADN, l'apoptose ainsi que la réponse à des thérapeutiques anticancéreuses. L'activité des petites GTPases est finement régulée par leur localisation subcellulaire. Cependant, l'activation de RhoB en cellules vivantes n'avait jamais été investiguée. Ce travail a permis d'adapter et de valider une méthode innovante d'analyse des interactions protéine-protéine par complémentation split-GFP tripartite, pour la détection sensible et spécifique de l'activation des petites GTPases en cellules vivantes. Nous avons ensuite développé un modèle cellulaire optimisé par la combinaison de la technologie split-GFP tripartite et d'un intracorps anti-GFP amplificateur de fluorescence, pour détecter la régulation de l'activation de RhoB avec une haute résolution spatiale. Ce biosenseur a mis en évidence la translocation de la forme active de RhoB en réponse au sérum à partir des endosomes pour s'accumuler au niveau de la membrane plasmique, révélant ainsi une nouvelle plateforme de signalisation membranaire de RhoB. Ce biosenseur permettra d'analyser le profil d'activation de RhoB et d'autres petites GTPases, sous d'autres stimulations ou dans différents contextes cellulaires, et d'identifier leurs partenaires et les modulateurs de leur activation. / RhoB is a small GTPase that is rapidly activated in response to growth factors and cellular stress. It regulates fundamental biological processes such as cell migration, angiogenesis, DNA repair, apoptosis and response to anticancer therapies. Small GTPases activity is tightly regulated by their subcellular localization. However, RhoB activation had never been investigated in living cells. In this work, we have adapted and validated an innovative method of protein-protein interactions analysis using tripartite split-GFP complementation, for the sensitive and specific detection of small GTPases activation in living cells. Then, we developed an optimized cellular model by combining the tripartite split-GFP technology with an anti-GFP intrabody fluorescence-enhancer to detect the regulation of RhoB activation with high spatial resolution. This biosensor highlighted the translocation of active RhoB from endosomes to accumulate at the plasma membrane upon serum stimulation, revealing a novel membrane signaling platform of RhoB. Future studies based on this biosensor will enable the analysis of RhoB activation profile and other small GTPases upon various stimuli or in different cellular contexts, as well as the identification of the GTPases partners and activation modulators.

Ilf3 et NF90, deux protéines de liaison aux ARN localement structurés en double-brin, sont générées par épissage mutuellement exclusif à partir du gène ILF3. Pour chacune d’entre-elles, un épissage alternatif permet la synthèse de deux isoformes, une longue et une courte, qui diffèrent par la présence ou non d’une séquence de 13 acides aminés localisée à leur extrémité N-terminale et qui correspond à un signal de localisation nucléolaire. La particularité de ces deux protéines est de présenter une forte hétérogénéité avec au moins 20 isoformes produites à partir du même gène, 12 pour Ilf3 et 8 pour NF90. Elle est générée par deux mécanismes complémentaires, l’épissage alternatif et les modifications post-traductionnelles dont deux ont été mises en évidence au laboratoire, la diméthylation asymétrique de l’arginine 609/622 présente dans une séquence consensus de type RGG et catalysée par PRMT1 (« protein arginine N-methyltransferase 1 ») ainsi qu’une phosphorylation sur la sérine 190/203. Ce polymorphisme pourrait être à l’origine des différences de localisation subcellulaire observées selon l’isoforme considérée et/ou aurait comme fonction de réguler soit leurs interactions avec leurs partenaires protéiques ou nucléiques, soit leur activité biologique. Par des expériences d’immunofluorescence et de « GST pull-down », il a été montré que ces deux modifications post-traductionnelles d’Ilf3 et de NF90 ne semblent impliquées ni dans leur localisation subcellulaire, ni dans la régulation de leurs interactions avec leurs partenaires protéiques. Du fait des nombreuses fonctions associées aux protéines Ilf3 et NF90 dans la littérature, les modifications identifiées pourraient être impliquées dans la régulation de leurs interactions avec leurs partenaires nucléiques, ADN ou ARN. / Ilf3 and NF90, two double stranded RNA-binding proteins, are generated by exclusive splicing from the ILF3 gene. For each one, a 5? alternative splicing leads to the synthesis of a long and a short isoforms that differ by the presence or not of 13 amino acid sequence at their N-terminus corresponding to a nucleolar localization signal. The characteristic of these two proteins is to exhibit a high degree of heterogeneity with at least 20 isoforms produced from the same gene, 12 for Ilf3 and 8 for NF90. It is generated by two complementary mechanisms, alternative splicing and posttranslational modifications which two have been identified in the laboratory, the arginine 609/622 asymmetric dimethylation present in a RGG consensus sequence and catalyzed by PRMT1 ("protein arginine N-methyltransferase 1") and the serine 190/203 phosphorylation. This polymorphism could explain the various cellular functions described for both proteins and could regulate their subcellular localization and the interaction with protein or nucleic partners. By immunofluorescence and GST pull-down experiments, it was shown that these two posttranslational modifications of Ilf3 and NF90 neither seem involved in their subcellular localization, nor in the regulation of interactions with their protein partners. Because of the many functions associated with Ilf3 and NF90 proteins in the literature, the identified modifications may be implicated in regulating the interactions with their nucleic partners, DNA or RNA.

La croissance et le développement des plantes sont fortement régulés par plusieurs hormones végétales, dont l’auxine qui joue un rôle prépondérant. La modification de l’expression de certains gènes en réponse à l’auxine est contrôlée par des interactions spécifiques entre les facteurs de transcription ARF (Auxin Response Factors) et les protéines Aux/IAA. Des études sur Arabidopsis thaliana ont aussi montré l’implication de corépresseurs de la famille TOPLESS pour réprimer les gènes cibles des ARF. Toutefois, cette régulation transcriptionnelle a surtout été caractérisée chez la plante modèle Arabidopsis et la validité de ce modèle n’a pas encore été confortée par l’étude d’autres modèles. La tomate (Solanum lycopersicon), espèce modèle tant pour les Solanacées que pour les plantes à fruits constitue une bonne alternative pour élucider les caractères généraux liés à la signalisation auxinique. Dans notre travail, nous avons d’abord mis en place des protocoles expérimentaux – double-hybride, pull-down, complémentation de fluorescence (BiFC, Bifluorescence Complementation) – permettant d’étudier les interactions protéines-protéines. Ces méthodes ont d’abord été validées sur des couples Aux/IAA – ARF étant connus chez la tomate pour leur implication dans le développement et la maturation des fruits (SlIAA9, SlARF8, SlIAA3, SlARF4, SlIAA27). L’utilisation du double hybride a également permis de construire une carte d’interactions entre les Aux/IAA et les ARF de tomate. Dans un deuxième temps, la disponibilité de la séquence du génome de la tomate a permis d’entreprendre une étude globale de la famille des corépresseurs TOPLESS. Cette étude a inclus : la caractérisation et le clonage des gènes, l’analyse de la séquence protéique, une analyse phylogénétique de la famille sur un ensemble de génome séquencés, la caractérisation du profil d’expression des différentes isoformes ainsi qu’une analyse comparative de leur capacité d’interaction avec les protéines Aux/IAA. Enfin, dans un dernier temps, nous avons souhaité construire des premiers outils permettant d’entreprendre une recherche non-ciblée de nouveaux partenaires interagissant avec les protéines ARF ou Aux/IAA en partant de protoplastes de cellules BY-2 de tabac exprimant de façon transitoire des gènes codant des protéines chimères (tagged proteins). Même si ce travail reste préliminaire, il a pu notamment illustrer l’importance de l’intégrité des noyaux pour la stabilité des Aux/IAA, même en l’absence d’auxine. / The plant hormone auxin plays a central role in plant growth and development. The specific Aux/IAAs and Auxin Response Factors (ARFs) interactions are involved in auxin signaling pathway to regulate the auxin-responsive gene expression. Studies in Arabidopsis showed that TOPLESS family (TPLs) also was recruited by some Aux/IAAs to repress the function of ARFs. The whole machinery of the auxin signaling pathway is not clear yet, and most of this knowledge comes from the research on Arabidopsis. As a reference for Solanaceae and fleshy fruit plant, tomato (Solanum lycopersicon) is a good alternative model to better understand general traits of the auxin regulation process. In our work, we first established in our labs three experimental protocols – Yeast two-Hybrid, Pull-down and Bifluorescence complementation to unravel protein-protein interactions. These methods were first challenged on specific Aux/IAA and ARF proteins that were already characterized as major actors in fruit tomato development or ripening (SlIAA9, SlARF8, SlIAA3, SlARF4, SlIAA27). This also enabled us to build an ARF-Aux/IAA interaction map. In a second part, taking advantage of the tomato genome sequence, we carried a whole-genome study on tomato TOPLESS family. This investigation included gene cloning and characterization, protein sequence analysis, phylogenetic analyses, expression pattern and construction of protein-protein interaction maps. In a last part, we developed tools to start a non-targeted approach aiming at identifying new potential partners or protein complex involved in auxin signaling pathway using BY-2 tobacco cell protoplasts transiently expressing tagged-proteins. Although this study is still preliminary, it demonstrated the importance of nucleus integrity for Aux/IAA stability even in absence of auxin.

Les interactions protéine-protéine (IPP) jouent un rôle essentiel dans le vivant. Mon travail de thèse s’est concentré sur développement de méthodes bio-informatiques pour la prédiction et la modélisation structurale des IPP. Mon objectif était d'améliorer le pouvoir prédictif des méthodes permettant de prédire les structures d’assemblages macromoléculaires (docking) et d'aborder les problèmes rencontrés par les biologistes sur des cas réels d’interactions.Pour obtenir des modèles de protéines isolées de meilleure qualité, j’ai tout d’abord développé le serveur HHalign-Kbest basé sur des algorithmes d’alignements sous-optimaux. Ensuite, dans le domaine du « docking », j’ai élaboré le serveur InterEvDock qui prend en compte les informations de coévolution entre protéines. Les validations en aveugle montrent que ce serveur atteint de meilleures performances que d’autres serveurs de référence lorsque l’information évolutive est disponible.Afin de tester plus à fond nos méthodes, nous avons participé au concours CAPRI - un concours international pour la prédiction des interactions protéiques. Sur les sessions couvrant la période 2013-2016, notre groupe s’est classé 1er. Enfin, j'ai développé un jeu de données d’apprentissage et de test, PPI4DOCK. Il contient un très grand nombre de cibles de complexes (plus de 1000) et permettra d'améliorer les méthodes de docking à partir des structures expérimentales ou de modèles.En termes d'applications, je me investis dans différents projets collaboratifs, qui touchent des domaines aussi variés que, la recherche de partenaires pour le chaperon d’histone Asf1; la prédiction des modes d’interaction entre CENP-F et Nup133 dans le contexte de la mitose et de Exo70 et Abi dans celui de la régulation de la mobilité cellulaire; la simulation des modes de liaison entre le complexe Ku et ses partenaires peptidiques, dans les voies de réparation de l'ADN. / Protein-protein interactions (PPIs) play essential roles in life. My PhD work aimed at developing advanced bioinformatics methods in the field of PPI prediction at the structural scale. My goal was to improve the predictive power of methods which model the structures of macromolecular assemblies (docking) and to tackle real-life problems faced by biologists.First, I developed HHalign-Kbest server using algorithms for the search of suboptimal solutions to gain better-quality models. Second, in the field of protein docking, I built InterEvDock server which can take co-evolutionary information into account. It yields better performance than other state-of-the-art servers. In order to further test our methods, we participated in CAPRI – an international challenge for prediction of protein interactions. Over years 2013-2016, our group ranked 1st at the 6th CAPRI evaluation meeting. At last, I developed a realistic benchmark dataset PPI4DOCK, largest dataset so far, in order to improve docking methods for the scientific community.In terms of applications, I was involved in a variety of collaborative projects with different labs. As representative examples, I searched for binding partners of the histone chaperone Asf1; I studied the CENP-F/Nup133 interaction in the context of mitosis and the Exo70/Abi interaction related to cell mobility regulation; I also simulated the binding modes of multiple peptides, partners of Ku complex involved in DNA repair pathway.

Dans la cellule, les protéines évoluent dans un environnement très dense et interagissent ainsi avec un grand nombre de partenaires spécifiques et non-spécifiques qui entrent en compétition. L’objectif de ma thèse est de caractériser les propriétés physiques et évolutives des surfaces protéiques pour comprendre comment la pression de sélection s’exerce sur les protéines, façonnant leurs interactions et régulant ainsi cette sévère compétition.Pour cela, j’ai développé une méthodologie permettant de caractériser la propension des protéines à interagir avec les protéines de leur environnement, par des approches de docking. La cartographie moléculaire permettant la visualisation et la comparaison des propriétés de la surface des protéines, j’ai donc mis en place un nouveau cadre théorique basé sur une représentation des paysages énergétiques d'interaction par des cartes d'énergies. Ces cartes (en deux dimensions) reflètent de manière synthétique la propension des surfaces protéiques à engager des interactions avec d’autres protéines. Elles sont donc d’un grand intérêt pratique pour déterminer les régions des surfaces protéiques les plus enclines à engager des interactions avec d’autres molécules.Ce nouveau cadre théorique a permis de montrer que les surfaces des protéines comprennent des régions de différents niveaux d'énergies de liaison (régions chaudes, intermédiaires et froides pour les régions d'interaction favorables, intermédiaires et défavorables respectivement).Une partie importante de la thèse a consisté à caractériser les propriétés physico-chimiques et évolutives de ces différentes régions. L'autre partie a consisté à appliquer cette méthode sur plusieurs systèmes : complexes homomériques, protéines du cytosol de S. cerevisiae, familles d'interologues. Ce travail ouvre la voie à un grand nombre d'applications en bioinformatique structurale, telles que la prédiction de sites de liaison, l’annotation fonctionnelle ou encore le design de nouvelles interactions.En conclusion, la stratégie mise en place lors de ma thèse permet d’explorer la propension d’une protéine à interagir avec des centaines de partenaires d'intérêts, et donc d'investiguer le comportement d’une protéine dans un environnement cellulaire spécifique. Cela va donc au-delà de l'utilisation classique du docking "binaire" puisque notre stratégie fournit une vision systémique des interactions protéiques à l’échelle des "résidus". / In the crowded cell, proteins interact with their functional partners, but also with a large number of non-functional partners that compete with the functional ones. The goal of this thesis is to characterize the physical properties and the evolution of protein surfaces in order to understand how selection pressure exerts on proteins, shaping their interactions and regulating this severe competition.To do this I developed a framework based on docking calculations to characterize the propensity of protein surfaces to interact with other proteins. Molecular cartography enables the visualization and the comparison of surface properties of proteins. I implemented a new theoretical framework based on the representation of interaction energy landscapes by 2-D energy maps. These maps reflect in a synthetic manner the propensity of the surface of proteins to interact with other proteins. These maps are useful from a practical point view for determining the regions of protein’s surface that are more prone to interact with other proteins. Our new theoretical framework enabled to show that the surface of proteins harbor regions with different levels of propensity to interact with other proteins (hot regions, intermediate and cold regions to favorable, intermediate and unfavorable regions respectively).A large part of this thesis work consisted in characterizing the physico-chemical properties and the evolution of these regions. The other part of this thesis work consisted in applying this methodology on several study systems: homomeric complexes, cytosolic proteins from S. cerevisiae, families of interologs. This work opens the way to numerous practical applications in structural bioinformatics, such as binding site prediction, functional annotation and the design of new interactions.To conclude, the strategy implemented in this work enable the exploration of the propensity of a protein to interact with hundred of protein partners. It thus enables the investigation of the behavior of a protein in a crowded environment. This application goes beyond the classical use of protein docking as a, because our strategy provides a systemic point of view of protein interactions at an atomic resolution.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdorales, 2014-2015 / La question des bases structurales du phénotype et de sa variation est une des questions les plus anciennes de la biologie. Le paradigme actuel stipule que le phénotype est exprimé à partir du génotype au travers de réseaux moléculaires dont l’architecture structure l’information génétique. Cette description mécanistique de la carte génotype-phénotype implique que c’est par la perturbation de l’architecture de ces réseaux que des variations génotypiques mènent à des modifications du phénotype. Les protéines constituant le principal vecteur de l’information génétique, comprendre la carte génotype-phénotype requiert de comprendre comment les variations génotypiques perturbent l’architecture du réseau d’interactions protéines-protéines. Au cours de cette thèse, nous avons développé une méthode permettant d’étudier chez la levure Saccharomyces cerevisiae l’impact de la délétion des gènes sur les interactions entre protéines. Nous avons appliqué cette méthode à l’étude des mécanismes moléculaires de la robustesse par lesquels le réseau d’interactions protéines-protéines filtre les variations génotypiques pour préserver le phénotype. Nous avons mis au jour un mécanisme de compensation fonctionnelle entre gènes paralogues basé sur la compensation des interactions protéines-protéines et expliquant un lien entre génotype et phénotype qui était mal compris jusqu’alors. En outre, en appliquant notre méthode à l’identification des régulateurs de la Protéine Kinase A, nous avons approfondi les connaissances sur la façon dont les maîtres régulateurs coordonnent les processus cellulaires et maintiennent l’homéostasie, une propriété distribuée de la robustesse. Ces résultats, et ceux qui seront produits à l’avenir par l’application de cette méthode, promettent une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires par lesquels l’information génétique est transmise du génotype au phénotype, condition essentielle à la compréhension du vivant et de son évolution. / The question of the structural bases of the phenotype and of its evolution is one of the oldest questions in biology. The present paradigm states that the phenotype is expressed from the genotype through molecular networks, the architecture from which structures genetic information. This mechanistic description of the genotype-phenotype map implies that it is through by perturbing of the architecture of these networks that genotypic variations lead to phenotypic modifications. Since proteins are the main vector of genetic information, understanding the genotype-phenotype map requires the understanding of how genotypic variations perturb the architecture of the protein interaction network. In the course of this thesis, we developped a methodology that allows to study the impact of gene deletions on the interactions between proteins in the yeast Saccharomyces cerevisiae. We applied this method to the study of the molecular mechanisms of robustness by which the protein interaction network filters genotypic variations to preserve the phenotype. We uncovered un mechanism of functional compensation between paralogous genes that is based on protein-protein interaction compensation and that explains the poorly understood link between genotype and phenotype. Moreover, we applied our method to the identification of regulators of Protein Kinase A and deepened our knowledge of how master regulators coordinate cellular processes and maintain homeostasis, a distributed property of robustness. These results, and the ones that will be produced in the future by applying this method, promise a better understanding of the molecular mechanisms through which genetic information is transmitted from the genotype to the phenotype, an essential condition for the understanding of life and its evolution.

L’évolution par la duplication de gènes est maintenant reconnue comme un des mécanismes les plus importants dans l’évolution et plusieurs évidences ont été retrouvées dans le génome des organismes. Ce qui est moins connu, et plus débattu, est l’implication respective de la divergence de la régulation transcriptionnelle et de la divergence de la séquence codante dans l’évolution phénotypique. Nous avons établi une méthode nous permettant d’évaluer le rôle de la régulation transcriptionnelle dans la divergence des interactions protéine-protéine sur les gènes dupliqués chez l’organisme Saccharomyces cerevisiae. Nos résultats démontrent que cette méthode peut être utilisée pour vérifier si la différence d’interactions protéine-protéine peut être expliquée par la divergence de la régulation transcriptionnelle ou par la divergence de séquence codante. Nous avons identifié des cas où la divergence de régulation transcriptionnelle joue un rôle important, un rôle mineur ou aucun rôle dans la divergence des interactions protéine-protéine. La méthode développée peut être transposée à grande échelle, ce qui pourrait faire de la lumière sur l’importance de la régulation transcriptionnelle durant l’évolution. / Evolution by gene duplication is considered one of the most important mechanisms of evolutionary innovation. What is less known and highly debated is the relative role of the divergence of transcriptional regulation and the divergence of protein coding sequence in the evolution of molecular networks. We developed a method aimed at evaluating the role of transcriptional regulation in the divergence of protein-protein interactions among duplicated genes in the budding yeast Saccharomyces cerevisiae. Our results demonstrate that our approach can be used effectively to test if divergence of protein-protein interaction profiles can be explained by the divergence of transcriptional regulation or the divergence of coding sequences. We found evidence supporting different scenarios, whereby expression regulation has a large effect, no effect or little effect on protein-protein interaction profiles of paralogous proteins. Our method can be brought to large scale and help elucidate the importance of gene transcriptional regulation in evolution of complex cellular networks.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Le virus de l'immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1), l'agent étiologique du syndrome d'immunodéficience acquise (SIDA), code pour deux protéines de régulation, Tat et Rev, et quatre protéines accessoires, Vif, Vpr, Vpu et Nef. La protéine Vpu du VIH-1 augmente le relâchement des particules virales à partir de la surface des cellules infectées. De plus, Vpu augmente la production virale d'autres rétrovirus tels que MoMuLV et VISNA. Actuellement, la majorité des transferts de gènes sont effectués à l'aide de vecteurs rétroviraux dérivés de MoMuLV. Un des problèmes majeur limitant l'utilisation des vecteurs rétroviraux en thérapie génique est la faible production des virus recombinants. La première partie de cette étude indique que Vpu augmente la production virale des lignées d'encapsidation rétrovirales. En effet, Vpu induit une augmentation de la production virale de 40 et 13 fois pour les lignées d'encapsidation Damp et ivCRIP respectivement. Cette observation suggère que Vpu pourrait jouer un rôle important dans la génération de nouvelles lignées d'encapsidation en augmentant la production des vecteurs rétroviraux et donc l'efficacité du transfert de gènes. La protéine Vpr possède plusieurs fonctions qui contribuent à la réplication du VIH-1 in vitro et in vivo. L'une des fonctions importante de Vpr pour la réplication optimale du VIH-1 est l'induction d'un arrêt en G2 du cycle cellulaire qui favorise la production des protéines virales. Cette fonction précoce nécessite la présence de Vpr dans la particule virale. En effet, Vpr est incorporé en grande quantité dans les virions probablement via une interaction directe avec le domaine p6 de Gag. Cette caractéristique de Vpr permet de cibler des séquences d'acides aminés exogène à l'intérieur du VIH-1 sous forme de protéines de fusion. Une des application envisageable en thérapie génique serait de cibler des séquences protéiques en fusion avec Vpr capables d'interférer avec la réplication du virus. La deuxième partie de ce travail identifie les régions de Vpr comprenant les acides aminés 1 à 88 et 15 à 88 comme responsables de l'incorporation maximale de Vpr en fusion avec la chloramphénicol acétyle transférase (CAT). Les 88 premiers acides aminés de Vpr ont aussi été fusionnés aux 18 derniers acides aminés de Vpu pour générer la protéine de fusion VprIE. Lorsque produite constitutivement par des lymphocytes T CD4+ en culture de cellules, VprIE interfère efficacement avec la réplication du VIH-1. En effet, VprIE démontre un effet protecteur comparable à celui de la protéine anti-VIH-1 RevM10 actuellement en essais cliniques. Enfin, VprIE n'a pas permis l'apparition de souche résistante du VIH-1 capable de se répliquer en présence de la protéine de fusion. Ces résultats établissent les bases nécessaires à la génération de nouvelles protéines de fusion pouvant interférer plus efficacement avec la réplication du VIH-1. De plus, l'ensemble de ce travail indique qu'il est possible d'utiliser les fonctions des protéines Vpu et Vpr du VIH-1 pour des applications en thérapie génique.