Après 25 ans de recherche intensive, aucun vaccin ou traitement définitif contre le SIDA n'existe, et les mécanismes moléculaires de pathogenèse de l'infection VIH-1 ne sont pas clairement élucidés. Les avancées technologiques permettent de comparer des sujets malades avec des sujets contrôles sur tout le génome. Il est ainsi possible d’identifier sans a priori des gènes potentiellement impliqués dans le développement de la maladie avec pour conséquence le développement rationnel de nouvelles stratégies diagnostiques ou thérapeutiques. Durant ma thèse, j’ai réalisé deux études d’association ‘génome entier’ dans le SIDA, en comparant les 275 non-progresseurs à long terme ou les 85 progresseurs rapides de la cohorte GRIV avec une cohorte de contrôles séronégatifs. J’ai réalisé une troisième analyse en exploitant les données issues de trois études ‘génome entier’ internationales dont la nôtre (France, Pays-Bas, USA), ciblant plus particulièrement les SNPs de fréquence faible (fréquence de l’allèle mineur, MAF<5%). Ces approches ‘génome entier’ ont réaffirmé le rôle central du HLA dans la progression vers le SIDA, mais aussi dévoilé de nouveaux gènes candidats très pertinents donnant une nouvelle lumière sur les mécanismes moléculaires de la maladie. / After 25 years of intensive research, no vaccine or cure exists against AIDS, and the molecular mechanisms of pathogenesis of HIV-1 infection are not clearly understood. Technological progress has made possible to compare cases versus controls over the whole genome. It is thus possible to identify genes potentially involved in disease development with no a priori, and consequently develop rationally new diagnostic or therapeutic strategies. During my PhD, I have completed two genome-wide association studies (GWAS) in AIDS, comparing 275 long term non-progressors or the 85 rapid progressors from the GRIV cohort with a cohort of seronegative controls. I have also completed a third analysis exploiting data from three international GWAS including ours (France, Netherlands, USA), targeting particularly low frequency SNPs (minor allele frequency, MAF <5%). These GWAS approaches have reaffirmed the central role of HLA for progression towards AIDS, but also revealed new relevant candidate genes, shedding a new light on the molecular mechanisms of disease progression.

Les cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDC) sont infectées par le VIH-1 et la diminution de leur nombre dans la circulation sanguine est corrélée avec la virémie des patients. Au cours de mes travaux de thèse, nous avons montré que les anticorps neutralisants (AcN) spécifiques du VIH-1 inhibent l’infection des pDC par des isolats primaires de VIH-1. Contrairement aux mDC, le mécanisme d’inhibition de l’infection des pDC est indépendant du RFcγII présent à leur surface. En parallèle, nos résultats indiquent que les pDC produisent de l’interféron-α et d’autres cytokines et chimiokines en réponse au VIH-1, même lorsque l’infection des cellules est inhibée par les AcN. Enfin, nous avons observé l’inhibition du transfert en cis et en trans du VIH-1 des pDC aux lymphocytes T CD4 par les AcN.Dans un contexte d’induction d’AcN par vaccination, l’inhibition de la réplication du VIH-1 dans les pDC associé au maintien de la sécrétion de cytokines pro-inflammatoire par ces cellules pourrait favoriser l’élimination du virus et ralentir sa dissémination dans l’organisme. / Plasmacytoid dendritic cells (pDC) are able to replicate HIV-1, and the decrease of pDC number in blood is correlated with HIV-1 viremia in patients. During my thesis, we showed that HIV-1-specific neutralizing antibodies (NAb) inhibited the infection of pDC by HIV-1primary isolates. Unlike mDC, the mechanism of inhibition of pDC infection was independent of FcγRII expressed on these cells. In parallel, our results indicated that pDC produce interferon-α and other cytokines and chemokines in response to HIV-1, even when HIV-1 infection of these cells was inhibited by NAb. Finally, we showed that NAb were able to inhibit HIV-1 transfer in cis and trans from pDC to CD4 T cells.In the context of antibodies induction by vaccination, the inhibition of HIV-1 replication in pDC associated with the maintenance of pro-inflammatory cytokines released by these cells may help to eliminate the virus and impede its dissemination in the body.

Il est bien établi que la gp120 du VIH-1 se fixe aux héparane sulfate (HS) cellulaires, par le biais de la boucle V3 ce qui favorise l'infectivité virale. Cependant, une variété de polyanions solubles, conjugués à CD4 (mCD4-HS12) a des propriétés antivirales et a montré in vitro une activité contre le VIH-1 à de très faibles concentrations (nM). En raison de la complexité structurale des HS, le criblage d'oligosaccharides différenciellement sulfatés pour améliorer l'activité de la molécule serait trop difficile. En vue d'obtenir une molécule plus spécifique, de plus haute affinité et plus facile à produire, des peptides mimant les HS ont été synthétisés par nos collaborateurs. Notre but était de cribler ces peptides pour leur capacité à inhiber l'entrée de VIH-1. À cette fin, nous avons mis en place une plateforme permettant d'immobiliser CCR5 et CXCR4 solubilisés sur des biocapteurs (Biacore) pour cribler des molécules qui inhibent la liaison de gp120-CD4 aux corécepteurs. Pour contrôler le processus de solubilisation, CXCL12, le ligand naturel de CXCR4, a été injecté sur CXCR4 immobilisé. Les affinités des isoformes de CXCL12 (α et γ) pour CXCR4 ont été calculées dans les fourchettes de valeurs précédemment obtenues avec des techniques différentes, prouvant ainsi la fonctionnalité de notre système et nous permettant d'étudier les mécanismes de fixation de ces deux isoformes sur CXCR4 ainsi que leur régulation par HS. Le système a ensuite été utilisé pour cribler la capacité d'inhibition des peptides mimétiques du HS. Chaque peptide, [S(XDXS)n] contient des acides aminés qui imitent les groupes hydroxyles, carboxyles et sulfates des HS. Le peptide contenant des résidus sulphotyrosines, une fois conjugué à mCD4 (mCD4-P3YSO3), montre un IC50 de l'ordre du nM, pour l'inhibition simultanée de la liaison de gp120 aux HS, à CD4, aux anticorps, aux corécepteurs ainsi que l'infection par VIH-1 in cellulo. Il constitue le premier inhibiteur bivalent de l'entrée qui cible à la fois les virus R5 et X4 et le concept d'un peptide mimétique des HS se prête à une analyse structurale et fonctionnelle de la liaison des chaînes HS aux protéines, une nouvelle technique dans ce domain / It is well-established that cell-associated Heparan Sulphate (HS) binds the V3 loop of gp120 of HIV-1 thus aiding in viral infectivity. However, a variety of soluble polyanions have antiviral properties once conjugated to CD4 and a CD4-conjugated HS (mCD4-HS12), showed nM activity against HIV-1 in vitro. Due to the structural complexity of HS, screening differently sulphated oligosaccharides to improve the molecule's activity would be too cumbersome, thus in order to obtain a more specific, higher affinity and easier to produce moiety, collaborators synthesized HS mimetic peptides. We aimed to screen these peptides and other anionic molecules for their capacity to inhibit HIV-1 entry. To this end we set-up a platform whereby solubilised CCR5 and CXCR4 were immobilized on biosensors (biacore) and used to screen for molecules that inhibited gp120-CD4 binding to the coreceptors. To control the solubilization process, CXCL12, the natural ligand of CXCR4, was injected over the immobilized CXCR4. The affinities of CXCL12 isoforms (α and γ) for CXCR4 were calculated within the ranges of values that have been previously described with different techniques, thus proving the functionality of our system and enabling us to investigate the binding mechanisms of these two isoforms with CXCR4 and their regulation by HS. The system was subsequently used to screen the inhibitory capacity of the HS mimetic peptides. Each peptide, [S(XDXS)n], contained amino acids that mimic the hydroxyl, carboxyl and sulphate groups on HS chains. The peptide containing sulphotyrosine residues, when conjugated to mCD4 (mCD4-P3YSO3), displayed nM IC50 for simultaneously inhibiting gp120 binding to HS, CD4, antibody, coreceptors and HIV-1 infection in vitro. This is the first bivalent entry inhibitor that targets both R5 and X4 viruses and the concept of a HSmimetic peptide lends itself to structural-functional analysis of HS chains binding to proteins, a novel technique in this field.

La transcriptase inverse (RT) est un hétéro-dimère p66/p51 avec des activités ADN polymérase et ribonucléase H qui jouent un rôle critique dans le cycle viral du VIH-1. La RT convertit l’ARN génomique viral simple brin en ADN proviral double brin dans le cytoplasme de la cellule infectée. L’efficacité de la RT est augmentée par la protéine de la nucléocapside (NC) grâce à son activité chaperonne vis-à-vis des acides nucléiques et/ou une coopération entre les deux protéines. Dans ce travail, nous avons étudié par la technique de smFRET (single molecule Fluorescence Resonance Energy Transfer) les effets de la NC sur l’interaction entre la RT et un substrat d’ADN au niveau de deux sites de pause de la synthèse de l’ADN(+). Nous avons d’abord réalisé et validé le montage de smFRET. Lors de la validation du montage avec des fluorophores Cy3 encapsulés dans des vésicules lipidiques, nous avons mis en évidence deux mécanismes différents entrainant le photoblanchiment du Cy3. Ensuite, après avoir déterminé les propriétés de liaison à l’équilibre de la RT et la NC sur différents substrats amorce/matrice à l’aide de mesures d’ensemble en solution, nous avons confirmé par smFRET que la RT adopte plusieurs conformations sur son substrat d’ADN, incluant celle qui conduit à la polymérisation de l’ADN. En présence de la NC, nous n’avons observé qu’une réorganisation modérée des différentes conformations du complexe RT/substrat. Par contre, une réorganisation beaucoup plus importante est induite par la NC en présence du dNTP, avec une très forte exaltation des conformations compétentes pour la polymérisation. Nous avons également montré que la NC augmente l’efficacité de synthèse de l’ADN au niveau de sites de pause en diminuant ou en augmentant le temps de dissociation du complexe RT/substrat/dNTP selon le type de site de pause. L’ensemble de ces données permet de mieux comprendre les mécanismes polyvalents par lesquels NC facilite l’activité de la RT. / The reverse transcriptase (RT) is a p66/p51 hetero-dimer with DNA polymerase and ribonuclease H activities which plays a critical role in the viral cycle of HIV-1. RT converts the viral genomic RNA to proviral DNA in the cytoplasm of infected cells. The efficiency of RT is increased by the nucleocapsid protein (NC) through its nucleic acids chaperone properties and/or via direct interaction with RT. In the present work, we investigated the effects of NC on the interaction between RT and its DNA substrate attwo pause sites during the synthesis of (+)DNA by using the smFRET (single molecule Fluorescence Resonance Energy Transfer) technique. In a first step, we implemented and validated the smFRET set-up. Within the validation step, using Cy3 fluorophores encapsulated, in lipid vesicles, we monitored the photobleaching of Cy3 dyes and found out that it was governed by two parallel mechanisms. In a second step, we determined the affinity of RT and NC to different primer/template substrates by using steady-state fluorescence. Then, we confirmed by smFRET that RT adopts different conformations on its DNA substrate, including the one that leads to DNA polymerization. In the presence of NC, we observed only a moderate reorganization of the different conformations of RT/substrate complex. However, NC was found to induce a more important reorganization in the presence of dNTP, with a very strong promotion of the polymerization-competent conformations. We also showed that NC increases the efficiency of DNA synthesis at pause sites by either decreasing or increasing the dissociation time of the RT/substrate/dNTP complex, depending on the type of pause site. Together, these data allow us to further elucidate the mechanisms by which NC facilitates the RT.

Le Virus de l’Immunodéficience Humaine de type I (VIH-I) est majoritairement dégradé dans les cellules dendritiques dès son entrée. Des travaux précédemment réalisés dans l’équipe montrent que le mécanisme de l’autophagie contribue à la dégradation virale (virophagie) et promeut les réponses immunitaires innées et adaptatives. Etant donné que cette virophagie est par la suite inhibée par le virus dans les cellules dendritiques, mieux comprendre la mise en place de cette autophagie antivirale est primordial afin de pouvoir favoriser et surtout stabiliser les défenses cellulaires. Nos résultats montrent que DC-SIGN, un récepteur lectine de type C (CLR) qui reconnait des carbohydrates mannosylés ou fucosylés, pourrait être impliqué dans la mise en place de cette autophagie antivirale. Ainsi, nous montrons qu’après reconnaissance du VIH, ce récepteur induit l’autophagie et interagit rapidement avec plusieurs protéines autophagiques dont certaines impliquées dans les voies endosomales. En effet, nous montrons pour la première fois l’association de la protéine Atg9 avec le récepteur DC-SIGN internalisé. La protéine Atg9 est un facteur essentiel de l’initiation de la voie autophagique régulant notamment l’apport de membranes issues de la membrane plasmique pour la nucléation de vésicules liées à la voie autophagique. D’autre part, après une étude par spectrométrie de masse de l’intéractome du récepteur DC-SIGN internalisé, nous montrons qu’une E3 ligase faisant partie de la famille des TRIM, TRIM25, est recrutée lors de l’endocytose du récepteur. Cette protéine a été rapportée comme étant impliquée dans la régulation des réponses innées antivirales issues du récepteur de reconnaissance de pathogène (PRR) RIG-I suggérant une fonction essentielle de TRIM25 dans les réponses immunes innées. De manière intéressante, certains membres de la famille TRIM ont été montrés récemment comme étant essentiels pour l’induction d’une forme d’autophagie sélective parfois antivirale, l’autophagie de précision. Dans ce sens, nous montrons qu’un complexe est formé entre le récepteur DC-SIGN, Atg9 et TRIM25, suggérant que l’autophagie mise en place très tôt lors de l’engagement du récepteur DC-SIGN pourrait s’avérer être sélective. L’ensemble de ces éléments constitue une première étape pour une meilleure compréhension des étapes précoces de l’entrée du VIH dans les cellules dendritiques avec la caractérisation d’une virophagie sélective induite lors de l’engagement d’un récepteur de l’immunité innée et qui représente une cible particulièrement intéressante afin d’améliorer certaines stratégies thérapeutiques développées actuellement. / The Human Immunodeficiency Virus type I (HIV-I) is mostly degraded in dendritic cells as soon as it enters. Previous work in the team shows that the mechanism of autophagy contributes to viral degradation (virophagy) and promotes innate and adaptive immune responses. Since this virophagy is subsequently inhibited by the virus in dendritic cells, a better understanding of the implementation of this antiviral autophagy is essential in order to promote and above all stabilize cellular defenses. Our results show that DC-SIGN, a C-type lectin receptor (CLR) that recognizes mannosylated or fucosylated carbohydrates, may be involved in the development of this antiviral autophagy. Thus, we show that after recognition of HIV, this receptor induces autophagy and interacts rapidly with several autophagic proteins, some of which are involved in the endosomal pathways. Indeed, we show for the first time the association of the protein Atg9 with the internalized DC-SIGN receptor. The Atg9 protein is an essential factor in the initiation of the autophagic pathway regulating in particular the supply of membranes originating from the plasma membrane for the nucleation of vesicles linked to the autophagic pathway. On the other hand, after a mass spectrometric study of the internalized DC-SIGN receptor interbody, we show that an E3 ligase belonging to the TRIM family, TRIM25, is recruited during endocytosis of the receptor. This protein has been reported to be involved in the regulation of antiviral innate responses from the RIG-I pathogen recognition receptor suggesting an essential function of TRIM25 in innate immune responses. Interestingly, some members of the TRIM family have recently been shown to be essential for the induction of a form of selective autophagy, sometimes antiviral, precision autophagy. In this sense, we show that a complex is formed between the DC-SIGN, Atg9 and TRIM25 receptors, suggesting that autophagy early on engagement of the DC-SIGN receptor could be selective. All these elements constitute a first step for a better understanding of the early stages of the entry of HIV into dendritic cells with the characterization of a selective virophagy induced when a receptor of the innate immunity And which represents a particularly interesting target in order to improve certain therapeutic strategies currently being developed.

Le virus de l’immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1) induit une activation généralisée des réponses de l'hôte impliquant les lymphocytes T mais aussi les cellules du microenvironnement comme les cellules endothéliales. Les microvésicules (MV) sont des vésicules extracellulaires impliquées dans la communication intercellulaire décrites comme des vecteurs de microARNs (miARNs). Dans ce travail, nous avons émis l'hypothèse que l'infection par le VIH-1 induit l'expression de miARNs dans les lymphocytes T CD4 qui peuvent être vectorisés par les MV et transférés de manière paracrine aux CE. Ces MV joueraient un rôle important dans la pathogenèse de l’infection en contrôlant à distance l'homéostasie endothéliale. Nos résultats montrent que le miR-146-5p est uprégulé à la fois dans les lymphocytes T CD4 de patients infectés par le VIH-1, naïfs de traitement et dans les MV issues de ces lymphocytes. En utilisant un modèle de MV d’une lignée lymphocytaire T enrichie en miR-146-5p (miR-146b-MV), nous montrons que ces MV sont capables de : 1) de protéger leur contenu en miARNs de la dégradation par les RNases, 2) de transférer le miR-146b-5p mimic à des HUVEC et 3) réduire la réponse inflammatoire endothéliale in vitro et in vivo, dans les poumons de souris qui ont reçu une injection systémique de miR-146b-MV. Ce transfert est responsable d’une diminution de l’expression d’ICAM-1 et VCAM-1, à travers une down-régulation d’IRAK1 et de TRAF6. L’ensemble de ces résultats montre que le miR-146-5p transféré par des MV peut diminuer les réponses inflammatoires endothéliales et constituer ainsi un mécanisme de défense de l’hôte contre les altérations vasculaires induites par le VIH-1. / Human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) promotes a generalized activation of host responses that involves CD4 T cells, but also cells of the micro-environnement that are not directly infected such as endothelial cells. Microvesicles (MV), implicated in cell-to-cell communication, have been recently described as vectors of microRNAs (miRNAs). We hypothesized that HIV-1 infection induce cellular miRNAs expression in CD4 T cells which may be vectorized by MV and transferred in a paracrine manner to endothelial cells to regulate vascular homeostasis. Using a miRNome quantitative RT-PCR analysis, we showed that HIV-1 infection leads to a dysregulation of several miRNAs and identified miR-146b-5p as upregulated in both CD4 T cells and CD4 T cells derived-MV from antiretroviral therapy (ART)-naive HIV-1 infected patients, compared to age- and sex-matched healthy subjects. Using a CEM T cell line transfected with miR-146b-5p mimic, we demonstrated that MV from CEM overexpressing miR-146b-5p mimic (miR-146b-MV): 1/ protect their miRNA cargo from RNase degradation, 2/ transfer miR-146b-5p mimic into HUVEC, and 3/ reduce endothelial inflammatory response in vitro and in vivo, in lungs from mice injected with miR-146b-MV. This paracrine control of endothelial inflammatory response mediated by MV involved a decreased expression of NF-κB responsive molecules ICAM-1 and VCAM-1, through down-regulation of IRAK1 and TRAF6. Collectively, these findings demonstrate that miR-146b-5p transferred by MV counteract IRAK1- and TRAF6-mediated endothelial inflammatory responses in HIV-1 infection and could be considered as a host defence mechanism against HIV-1-associated vascular alterations.

Les technologies actuelles permettent d’explorer le génome entier pour y découvrir des variants génétiques associés aux maladies. Cela implique des outils bioinformatiques adaptés à l’interface de l’informatique, des statistiques et de la biologie. Ma thèse a porté sur l’exploitation bioinformatique des données génomiques issues de la cohorte GRIV du SIDA et du projet international IHAC (International HIV Acquisition Consortium). Posant les prémices de l'imputation, j’ai d’abord développé le logiciel SUBHAP. Notre équipe a montré que la région HLA était essentielle dans la non progression et le contrôle de la charge virale et cela m’a conduit à étudier le phénotype non-progresseur non « elite ». J’ai ainsi révélé un variant du gène CXCR6 qui, en dehors du HLA, est le seul résultat identifié par approche génome-entier et répliqué. L’imputation des données du projet IHAC (10000 patients infectés et 15000 contrôles) a été réalisée et des premières associations sont en cours d’exploration. / Nowadays with the newest technologies, the entire genome can be explored to uncover genetic variants which may be linked to diseases. This requires bioinformatics tools which are adequate for studies which are at the border between computing, statistics and biology. My thesis work focused on the bioinformatical analysis of genomic data from the GRIV AIDS cohort and from the IHAC (International HIV Acquisition Consortium) project. I first laid the foundation for imputation work by developing the SUBHAP software. Our team showed that the HLA region was essential in non-progression and viral charge control. This led me to study the non progressor non elite phenotype. Thus, I uncovered a variant of the CXCR6 gene which is, apart from HLA, the only result identified with a GWAS approach so far and which has been reproduced. The imputation of data from the IHAC project (10000 infected patients and 15000 control subjects) was also performed and the first associations are now being studied.

L’ARN génomique du virus de l’immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1) est multifonctionnel et suit au moins deux destins. Soit il est traduit par la machinerie traductionnelle de l’hôte donnant naissance aux polyprotéines Gag et Gag-pol, soit il se dimérise et est encapsidé dans les virions en tant que génome viral. Les travaux du laboratoire visent à identifier les mécanismes moléculaires de la traduction de l’ARN génomique et de sa dimérisation, ainsi que les déterminants gouvernant la balance entre ces deux phénomènes. La traduction de l’ARN génomique viral peut être initiée de trois façons. Selon le mécanisme canonique nécessitant la présence d’une coiffe à l’extrémité 5’ de l’ARN, et grâce à deux sites d’initiation par entrée interne des ribosomes (IRES). Un IRES a été mis en évidence dans la 5’ UTR, dont l’activité est stimulée lors en phase G2/M du cycle cellulaire uniquement. Un second IRES a été découvert dans la région codante de gag. Il est capable de lier directement la petite sous-unité ribosome et le facteur d’initiation eIF3, et permet l’initiation à partir de deux codons AUG situés dans la même phase de lecture, conduisant à la synthèse d’une isoforme additionnelle de Gag. Mon projet de thèse a consisté en l’étude de l’influence de la structure secondaire sur la traduction et la dimérisation. Dans un premier temps, j’ai mis en place au laboratoire une nouvelle technique de sondage de structure, appelée « SHAPE », développée par le laboratoire de K. Weeks. Le SHAPE nous permet désormais de sonder rapidement la structure secondaire de nombreux ARN, et notamment de tester en routine l’effet de mutations sur la structure secondaire. Cette technique a permis d’étudier la structure secondaire de la 5’ UTR dans différentes conditions. Nous avons ainsi identifié une signature de la conformation monomère de la 5 UTR, et découvert un nouvel élément impliqué dans la dimérisation in vitro. Par ailleurs, nous avons montré que des extraits de cellules Hela synchronisées en phase G2/M du cycle cellulaire stimulent l’activité de l’IRES de la 5’ UTR et modifient le profil de réactivité de cette région, traduisant probablement une réorganisation structurale induite par le recrutement de protéines cellulaires. Une autre partie de mon projet de thèse a concerné l’étude de l’IRES de la région codante de gag, Des délétions progressives de l’IRES, à partir des extrémités 5’ et 3’ ont mis en évidence l’existence de deux sites de liaison distincts au ribosome, localisés à proximité de chacun des deux codons d’initiation. La délétion de chaque site a permis de confirmer le rôle de la liaison directe au ribosome dans la traduction de gag. L’ensemble de ces éléments nous permet de proposer un modèle moléculaire conduisant à la formation des complexes d’initiation sur chaque codon AUG. Par ailleurs, nos résultats suggèrent qu’une interaction longue-distance entre la boucle PolyA et la région codante de gag régule de la traduction de l’ARN génomique. Un tel mécanisme pourrait permettre de réguler l’efficacité de traduction du gène gag, voire du ratio entre les deux isoformes au cours du cycle réplicatif. / Primate lentiviruses genomic RNA can serve both as an mRNA that encodes for Gag and Gag-Pol polyproteins and as a propagated genome. We previously reported the presence of an IRES activity embedded within Gag coding region itself that drives the production of several isoforms of the Gag polyprotein and that is conserved in HIV-1, HIV-2 and SIVmac. In addition, in vitro reconstitution experiments revealed that the initial step of initiation complex formation is the recruitment of the 40S ribosomal subunit and eIF3. The structural and functional conservation amongst lentiviruses indicates that those properties are important for the virus cycle. In order to define the RNA structural determinants responsible for the formation of IRES/eIF3/40S ternary complex, we have been following functional and biochemical approaches in parallel. Our results indicate that 2 distinct binding sites for the ribosome are present close to the 2 AUG codons used as initiation site for the translation. Further biochemical analyses have shown that 2 ribosomes can be recruited by the same RNA molecule. In order to determine the functional role of the IRES activity on gag translation, we assayed in vitro the translation efficiency of mutants unable to recruit the ribosome. In parallel, we have been following a drug screening strategy to identify small molecules that would inhibit the ribosome recruitment. This approach could pave the way to the definition of the IRESgag as a new therapeutic target, and to the identification of new drugs.

La protéine Nef des virus de l’immunodéficience humaine (VIH-1 et VIH-2) joue un rôle essentiel dans la physiopathologie de l’infection et induction du SIDA. La capacité de Nef à perturber le trafic intracellulaire de protéines membranaires, et notamment du récepteur CD4, circulant entre les compartiments de la voie d’endocytose pourrait rendre compte de son importance comme facteur de virulence au cours de l’infection naturelle. Les mécanismes responsables des perturbations de la voie d’endocytose induites par Nef au cours de l’infection ne sont pas totalement élucidés, mais il est admis qu’elles résultent d’interactions avec les complexes adaptateurs (AP) associés à la clathrine et participant au transport vésiculaire entre les différents compartiments de la voie d’endocytose. Notre objectif était de déterminer les mécanismes par lesquels Nef influe positivement sur le pouvoir infectieux du VIH-1 en interagissant avec la machinerie cellulaire de la voie d’endocytose. Notre programme s’est organisé autour de deux axes principaux: le premier a consisté à étudier l’implication respective des différents types de complexes AP (AP-1, -2 et -3) sur les perturbations du fonctionnement de la voie d’endocytose induites par Nef en analysant son impact sur le niveau d’expression de surface de CD4; le deuxième axe a consisté à évaluer l’impact de l’interaction de Nef avec les complexes AP sur les capacités infectieuses des particules virales. Le rôle respectif des différents complexes AP dans ces fonctions de Nef a donc été étudié après déplétion de l’expression des complexes AP-1, AP-2 et AP-3 par une approche d’ARN interférence. Les résultats obtenus montrent que contrairement à certaines données de la littérature, la déplétion des complexes AP de la voie d’endocytose ne semble pas avoir un impact majeur sur la capacité de Nef à moduler l’expression de surface de CD4, même si une légère diminution de l’activité de Nef a pu être révélée dans notre étude réalisée sur des cellules HeLa-CD4 transduites par les shRNA ciblant les complexes AP-2. Inversement, nos résultats confirment que la déplétion des complexes AP-1, AP-2 et AP-3 dans les cellules productrices des particules virales se traduit par une diminution importante des propriétés infectieuses de ces particules sur lesquelles l’impact positif de Nef n’est plus alors capable de se manifester. En conclusion, ce travail a donc permis de montrer que les complexes AP de la voie d’endocytose sont indispensables pour que Nef puisse exercer son rôle positif sur le pouvoir infectieux du VIH-1. Il est maintenant important de confirmer ces résultats en analysant le rôle fonctionnel des complexes AP sur les activités de Nef dans les cibles cellulaires naturelles du VIH-1, lymphocytes et macrophages. / Nef protein of human immunodeficiency virus (HIV-1 and HIV-2) plays an essential role in the pathophysiology of infection and induction of AIDS. The ability of Nef to disrupt intracellular trafficking of membrane proteins, including the CD4 receptor, moving between the compartments of the endocytic pathway could account for its importance as a virulence factor during natural infection. The mechanisms responsible for disruption of the endocytic pathway induced by Nef during infection are not fully understood, but it is accepted that they arise from interactions with adaptor complexes (AP) associated with clathrin and participant in vesicular transport between the different compartments of the endocytic pathway. Our objective was to determine the mechanisms by which Nef positively affects the infectivity of HIV-1 by interacting with the cellular machinery of the endocytic pathway. Our program has been organized around two main axes: the first was to investigate the respective involvement of different types of complexes (AP-1, -2 and -3) on the Nef induced disruption of the endocytic pathway by analyzing its impact on the level of surface expression of CD4; the second axis was to evaluate the impact of the interaction of Nef with AP complexes on the infectious capacity of the viral particles. The respective roles of the different AP complexes in these functions of Nef has been studied after depletion of the expression of complex AP-1, AP-2 and AP-3 by RNA interference approach. The results show that, contrary to some literature data, depletion of AP complex endocytic pathway does not appear to have a major impact on the ability of Nef to modulate the surface expression of CD4, although a slight decreased activity of Nef could be revealed in our study on HeLa-CD4 cells transduced with the shRNA targeting complex AP-2. Conversely, our results confirm that the depletion of complex AP-1, AP-2 and AP-3 in the cells producing viral particles resulted in a significant decrease in infectious properties of these particles on which the positive impact of Nef is no longer able to manifest. In conclusion, this work has shown that complex AP of endocytic pathway are essential for Nef to exercise its positive role in the infectivity of HIV-1. It is now important to confirm these findings by analyzing the functional role of AP complexes on the activities of Nef in the natural cellular targets of HIV-1, lymphocytes and macrophages.

L’hypothèse de gènes chevauchants codés par le brin antisens des rétrovirus est un concept ancien. Cependant, celui-ci n’a été réellement démontré qu’il y a une dizaine d’années avec la découverte de la protéine HBZ du virus HTLV-1 et les résultats récents sur la protéine ASP du VIH-1. Les nouvelles recherches sur cette protéine ont démontré son expression in vivo, mais sa fonctionnalité est toujours inconnue. Nous avons réalisé ici, à partir d’un jeu de données de plus de 20 000 séquences, les premières analyses bioinformatiques sur l’évolution de ce gène chevauchant. Nous avons alors montré que le gène asp est conservé uniquement dans les séquences du groupe M correspondant au groupe pandémique du VIH-1. Nous démontrons de plus, une corrélation entre la présence de l’ORF ASP et la prévalence des différents groupes et sous-types. Nos analyses phylogénétiques montrent que l’apparition de l’ORF ASP est concomitante avec l’émergence de la pandémie du groupe M. Du fait du chevauchement de gènes, l’analyse de la pression de sélection induite par la protéine ASP a impliqué l’utilisation de modèles et de méthodes d’analyses spécifiques. Situé sur la phase -2, ce chevauchement entraîne une correspondance des troisièmes bases des codons de chaque gène. Si on considère un gène « fixe », les contraintes mécaniques induites par ce gène sont très importantes et le gène chevauchant dispose de très peu de flexibilité. Il est alors important d’identifier la pression de sélection propre au gène situé sur la phase -2, et montrer ainsi que sa présence et sa conservation ne sont pas seulement dues aux contraintes induites par le gène fixe. Pour cela, nous avons tout d’abord montré par des analyses de simulations de séquences, à l’aide d’un modèle à codon, que la présence de l’ORF ASP n’est pas due au hasard. Nous avons ensuite développé une méthode d’analyse évolutive basée sur l’étude des mutations silencieuses pour le gène fixe (ici le gène env) entraînant l’apparition ou la disparition des codons Start et Stop sur le gène chevauchant. L’application de cette méthode au gène asp montre qu’il existe bien une pression de sélection induite par la protéine ASP. / The hypothesis of overlapping genes encoded by the antisense strand of the retrovirus is an old concept. However, this one has been really demonstrated that with the discovery of the HBZ protein of HTLV-1 virus, a dozen of years ago and the recent results on the ASP protein of HIV-1. New research on this protein has demonstrated its expression in vivo, but its functionality is still unknown. We performed here, from a data set of more than 20,000 sequences, the first bioinformatic analyses on the evolution of this overlapping gene. We showed that the asp gene is conserved only in the M group sequences corresponding to the pandemic group of HIV-1. Moreover, we demonstrated a correlation between the presence of the ASP ORF and the prevalence of the various groups and subtypes. Our phylogenetic analyses showed that the appearance of the ASP ORF is concomitant with the emergence of the pandemic M group. Because of the overlapping of the genes, the analysis of the selection pressure induced by the ASP protein involved the use of models and specific analysis methods. Located in the frame -2, this overlap induces a correspondence of the third base codon of each gene. If we consider a "fixed" gene, the mechanical constraints induced by this "fixed" gene are very important and the overlapping gene has very little flexibility. Then, it is important to identify the selection pressure of the gene which is in the frame -2 and show that its presence and conservation are not only due to mechanical constraints induced by the "fixed" gene. For this, we first demonstrated by sequence simulation analysis, using a codon model, that the presence of the ASP ORF is not due to chance. Then, we developed a method of evolutionary analysis based on the study of synonymous mutations in the "fixed" gene (here the env gene) causes the appearance or disappearance of start and stop codons in the overlapping gene. When we applied this method to the asp gene, it showed that there is a selection pressure induced by the ASP protein.