L’activation constitutive de la voie NF-κB est une étape cruciale dans le processus de transformation des lymphocytes T par le virus humain T-lymphotrope de type 1 (HTLV-1). La protéine virale Tax y joue un rôle majeur en recrutant la protéine régulatrice IKKγ. De précédents travaux effectués par notre équipe ont montré que l’activation de la voie NF-κB parTax est promue par le recrutement des facteurs celluaires Optineurine (OPTN) et Tax1-binding protein 1 (TAX1BP1), deux protéines récemment décrites comme des membres de la famille de récepteurs autophagiques Sequestosome-Like Receptors (SLR), posant la question des liens fonctionnels entre la signalisation NF-κB et la machinerie autophagique.Notre étude décrit l’interaction de Tax avec le récepteur p62, autre membre de la famille des SLR. L’interaction est directe et indépendante de l’ubiquitination de Tax. Les facteurs Tax, p62 et IKKγ forment des complexes localisés au niveau de membranes autophagiques. Le facteur p62 promeut spécifiquement l’activation de la voie NF-κB médiée par Tax. Étonnamment, la sur-expression de p62 limite la capacité de Tax à activer la voie NF-κB, en induisant la déplétion cytosolique de Tax. Ces résultats indiquent que p62 peut exercer des effets antagonistes sur Tax selon son taux d’expression. Des données préliminaires suggèrent que Tax lie également d’autres membres de la famille des SLR, avec des conséquences variables sur l’activation de la voie NF-κB.Ce travail apporte des connaissances nouvelles concernant les relations entre Tax, la signalisation NF-κB et la machinerie autophagique, suggérant l’utilisation des membranes autophagiques comme plateformes de signalisation virale. / NF-κB constitutive activation is a key step in the HTLV-1-mediated T lymphocytes transformation process. This activation is mainly driven by the viral protein Tax, which recruits the IKKγ regulator factor. Previous work performed in our lab showed that Tax-induced NF-κB activation is promoted by the interaction with several cellular factors such as Optineurin (OPTN) and Tax1-binding protein 1 (TAX1BP1), two members of the Sequestosome-Like Receptors (SLR) family, rising the hypothesis of functional interplay vetween NFκB signaling and the autophagic pathway.Our study demonstrates that Tax interacts with the p62 receptor, which is another SLR member, in a direct, ubiquitin independent manner. Tax and p62 form complexes located at autophagic membranes, together with IKKγ. P62 potentiates the Tax-mediated NF-κB activation. Unexpectedly, p62 over-expression inhibits Tax-mediated NF-κB activation by inducing Tax cytoplasmic depletion. These results show that p62 plays a dual role on Tax in a dose-dependent manner. Preliminary data suggest that Tax is also able to interact with other SLR, with various consequences on activation of the NF-κB pathway.This work contributes to the further caracterization of the complex interplay between Tax, NF-κB signaling and the autophagic pathway, suggesting the use of autophagic membranes as viral signaling platforms.

Contexte : Le virus Torque Teno (TTV) est un petit virus à ADN fortement prévalent dont la réplication est étroitement liée à l'état immunitaire. Un nombre croissant de publications soulignent le potentiel de la charge virale du TTV en tant qu'indicateur d'immunosuppression chez les patients transplantés. Des tests cliniques sont nécessaires pour caractériser davantage son potentiel en tant que marqueur d'immunosuppression.Objectifs : Présentation de la faisabilité/optimisation et démonstration des performances analytiques et cliniques du premier test standardisé utilisé pour détecter et quantifier l'ADN du TTV humain dans le sang total et le plasma de diverses populations. La charge virale du TTV a été analysée sur des échantillons de sang total prélevés chez 31 volontaires sains, chez 53 donneurs de reins décédés et cours du suivi de 42 receveurs d’une greffe de rein.Résultats : La limite de détection de la trousse développée était de 2,2 log10 copies/ml dans le sang total et le plasma, la linéarité et la précision ont été démontrées entre 1,61 et 10,61 log10 copies/ml dans le sang total. La prévalence de l'ADN du TTV dans le sang variait significativement entre les groupes : 45% chez les volontaires sains, 74% chez les donneurs et 83% chez les receveurs de rein. Chez les receveurs de rein, les cinétiques TTV précoces étaient comparables à celles précédemment présentées dans la littérature (dans d'autres contextes de transplantation) : la charge virale est passée d'une moyenne de 4,3 log10 à 7,9 log10 copies/mL dans les 75 premiers jours post transplantation. L’analyse des séquences de TTV par séquençage haut débit nous a permis de décrire la prévalence des génotypes de TTV chez 20 donneur et receveurs appariés.Conclusion : Ce test TTV a montré une sensibilité analytique, une spécificité, une linéarité et une précision élevée. Avec ce test, la cinétique précoce chez les receveurs de rein est proche de celle précédemment décrite chez les receveurs de greffe de poumon. C'est un outil standardisé utile pour évaluer davantage la charge de TTV en tant que biomarqueur de l'état immunitaire qui pourrait améliorer la stratégie de traitement individuel. / Background: Torque teno viruses (TTV) are small DNA viruses with high prevalence whose replication is closely linked to immune status. A growing number of publications underlined the potential of TTV viral load as an indicator of immunosuppression. Clinical assays are necessary to further characterize their potential as immunosuppression markers.Objectives: To demonstrate the performance of the first standardized Research Use Only assay to detect and quantify human TTV DNA in whole blood and plasma.Study design: We established analytical and clinical performances for TTV load measurement in various populations. The TTV kinetics were followed in kidney recipients. TTV viral load was analyzed on whole blood samples from 31 healthy volunteers, 53 kidney deceased donors and 42 kidney recipients follow-up.Results: Limit of detection was 2.2 log copies/mL in whole blood and plasma, linearity and precision were demonstrated over the range 1.61 to 10.61 log10 copies/mL in whole blood. Prevalence of TTV DNA in blood differed significantly among groups: 45% in healthy volunteers, 74% in donors and 86% in kidney recipients. In kidney recipients, early TTV kinetics were comparable to those previously observed with in-house assays in other transplant settings: viral load increased from an average of 4.3 log10 to 7.9 log10 copies/mL within the first 75 days post transplantation. Sequence analysis of TTV by high throughput sequencing allowed us to describe the prevalence of TTV genotypes in 20 matched donors and recipients.Conclusion: This TTV assay showed high analytical sensitivity, specificity, linearity and precision. With this assay, early kinetics in kidney recipients are close to that previously described in lung transplant recipients. It is a useful standardized tool to further evaluate TTV load as a biomarker of immune status that could improve individual treatment strategy.

Les virus font partie des entités les plus abondantes sur Terre, mais la diversité des virus est très peu connue puisque biaisée en faveur d’hôtes animaux d’intérêts sociétal, agronomique et économique. L’apport des nouvelles techniques de séquençage permet actuellement d’obtenir des informations qui étaient tout simplement inaccessibles. Le but de mon travail de thèse a été l’étude de la diversité virale présente au sein d’un grand nombre d’animaux non-modèles. Pour répondre à cette problématique il m’a fallu mettre en place une méthodologie analytique innovante de découverte de nouveaux virus par une approche de méta-transcriptomique. Ce travail i) montre que la méthodologie bioinformatique mise en place est pertinente, ii) permet de découvrir de nouveaux virus ayant des caractéristiques génomiques particulières relevant de nouveaux genres ou familles de virus, iii) révèle de nouveaux hôtes pour des virus appartenant à des familles virales très étudiées et iv) montre que la gamme d’hôte de virus connus peut être plus étendue qu’attendu grâce à un focus sur la diversité des virus d’hyménoptères. D’une manière plus globale, mon travail permet de combler quelques lacunes existantes dans les connaissances liées à l’étude de la diversité virale et met en évidence l’importance de l’étude des animaux non-modèles. / Viruses are among the most abundant entities on Earth, but the viral diversity remains mostly unknown as currently biased in favour of animals of social, agronomic and economic interest. Next Generation Sequencing technologies provide access to so far inaccessible information. The aim of my PhD thesis was the study of the viral diversity within a large range of non-model animals. To address this question I set up an innovative analytical framework to discover new viruses based on a meta-transcriptomic approach. This work i) shows that this bioinformatics method is efficient and powerful, ii) allows the discovery of new viruses with particular genomic organisations suggesting they belong to new virus genera of families, iii) uncovered new viruses from new hosts in well-known viral families and iv) shows wider viral host range than previously expected based on a particular focus on hymenopteran viral diversity. Overall, my work allows to fill some gaps in the knowledge of viral diversity and shows the importance of studying non-model animal species in virology.

Le virus de la maladie de Marek (MDV) est un alphaherpesvirus à l’origine du développement de lymphomes chez les volailles. A ce jour, l’origine du développement des tumeurs induites par le MDV est encore peu connue malgré l’identification de plusieurs oncoprotéines virales. Au vu de l’implication des dommages à l’ADN dans la pathogenèse de plusieurs virus notamment les herpesvirus, mon projet de thèse avait pour objectif de déterminer l’impact de l’apparition de lésions d’ADN sur le cycle viral du MDV. Nous avons montré que l’infection cytolytique de MDV s’accompagne d’une accumulation de lésions dans l’ADN cellulaire de lymphocytes et cellules fibroblastiques de poulet. La phase de latente de l’infection MDV n’affecte pas l’intégrité de l’ADN des lymphocytes alors que la réactivation du virus conduit à l’apparition de lésions d’ADN. De plus, en utilisant une approche originale in vivo, nous avons confirmé le rôle essentiel de la protéine virale VP22 dans l’induction de ces dommages. Nous avons pu établir que l’induction des dommages à l’ADN au cours de l’infection et/ou la réponse cellulaire engendrée sont non seulement favorables à la réplication du virus mais également que l’apparition de ces lésions est étroitement liée au pouvoir oncogène du MDV. / Marek’s disease virus (MDV) is an alphaherpesvirus responsible of T lymphoma in chickens. Mechanisms leading to cellular transformation mediated by MDV are still incompletely understood. DNA damage and the associated cellular response participate actively in the life cycle of viruses, especially herpesviruses. Here, we aimed at deciphering the role of DNA damages in MDV pathogenesis. We show that MDV lytic infection leads to DNA lesions in lymphocytes and fibroblasts of chickens. Moreover, we demonstrated that MDV latently-infected lymphocytes exhibits undamaged DNA whereas MDV reactivation leads to an onset of DNA lesions. Also, using an original in vivo approach, we objectified the role of VP22 on DNA damages induction. Finally, we established that DNA damage and/or the associated DNA damage response are not only benefic to MDV replication but also that the DNA lesions onset might participate to MDV oncogenicity.

Le VHC est une cause majeure de cancer du foie. Le traitement actuel est caractérisé par à un cout élevé, la présence de toxicité et l’émergence de résistance virale. Dans la 1ère partie de ma thèse, je me suis intéressé à l’entrée virale. L’entrée est nécessaire pour l’initiation ; la dissémination et le maintien de l’infection et représente ainsi une cible intéressante dans le développement de thérapies antivirales : CD81 et SRBI sont les 1ers facteurs décrits comme importants pour l’entrée : Nous avons confirmé leur rôle clé dans l’entrée et les étapes suivant l’entrée. De plus, nous avons montré leur rôle crucial dans la transmission cellule/cellule. Le VHC infecte principalement les hépatocytes, nous avons étudié en seconde partie de ma thèse le tropisme restreint du VHC aux hépatocytes. En définissant les facteurs essentiels à l’infection de cellules non hépatiques et en développant un modèle cellulaire afin d’identifier de nouveaux facteurs d’assemblage et de réplication du VHC. / HCV infection is the leading cause of chronic liver disease. The current SOC is still limited by high costs, toxicity and emergence of viral resistance. In the first part of my thesis we focused our workon viral entry. Viral entry is required for initiation, spread, and maintenance of infection, and thus is a promising target for the development of new antiviral therapies. CD81 and SR-BI are the first entry factors identified as important for HCV entry. In our work we confirmed their crucial role in entry, especially at the post-binding step. In addition we proved their key role in viral dissemination through the cell-cell transmission. As HCV mainly infects hepatocytes, we studied in the second part of my thesis, the restricted cellular tropism of HCV to hepatocytes and we defined the minimal host factors rendering non hepatic cell lines susceptible to HCV infection by the establishment of a powerful tool to identify new assembly and replication factors.

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Le virus de l'hépatite C (HCV) représente un problème de santé publique à l'échelle mondiale. Les thérapies actuelles ne permettent pas de guérir tous les patients infectés par le HCV et certains antiviraux ont des effets secondaires importants. Dans la première partie de ma thèse, nous avons identifié des combinaisons d'antiviraux à action directe (DAA) et d'inhibiteurs d'entrée caractérisés par un effet synergique dans la prévention et le traitement du HCV dans des modèles de culture cellulaire et les souris uPA-SCID avec un foie chimérique. Ceci représente une nouvelle stratégies de lutte contre l'infection par le HCV. Dans la seconde partie de ma thèse, nous avons démontré que le mode de transmission du HCV de cellule à cellule est la voie de transmission dominante dans les modèles de culture cellulaire. De plus, les virus résistant aux DAA se propagent efficacement grâce à la transmission de cellule à cellule. L'inhibition de la transmission de cellule à cellule en utilisant des inhibiteurs d'entrée est un moyen efficace pour empêcher l'émergence de virus résistant aux DAA et pour potentialiser l'efficacité antivirale des DAA pour éradiquer l'infection par le HCV. / Hepatitis C virus (HCV) poses a threat to global health with infecting about 170 million people. Current therapies cannot cure all the patients infected with HCV and have obvious side effects. In the first part of my thesis, we uncovered combinations of direct-acting antivirals (DAAs) and entry inhibitors caracterized by a synergistic effect in prevention and treatment of HCV infection using HCV cell culture models and human liver chimeric uPA-SCID mice, thereby providing a new strategy to control HCV infection. In the second part of my thesis, we demonstrated that HCV cell-cell transmission is the dominant transmission route in cell culture models and that DAA-resistant HCV spread efficiently through cell-cell transmission to develop viral resistance. Blocking cell-cell transmission using entry inhibitors allows to prevent the emergence of DAA-resistant virus and potentiates the antiviral efficacy of DAAs to clear HCV infection. In summary, we provide novel strategies to enhance antiviral efficacy by combining entry inhibitors and DAAs and to prevent viral resistance by blocking viral cell-cell transmission.

La protéine Vif (Viral infectivity factor) joue un rôle essentiel dans la réplication virale et dans le pouvoir infectieux du VIH-1. Elle est aussi qualifiée de « protéine de contre-défense » car elle neutralise un facteur cellulaire à action antivirale, APOBEC3 en recrutant le complexe de la E3 ubiquitine ligase formé de CBFβ/EloB/EloC/Cul5/Rbx2, qui va entrainer sa polyubiquitinilation et sa dégradation. APOBEC3 comprend une famille de protéines présentes dans les mammifères et capable d'induire des mutations dans l'ADN viral.La structure tridimensionnelle des molécules et complexes macromoléculaires étant intimement liée à la fonction, il est primordial de connaître la place d’A3G/F dans le complexe Vif-CBFβ-EloB-EloC ainsi que les détails des interactions entre Vif et A3G/F, ceci dans une perspective thérapeutique.La co-expression des différentes protéines de ce complexe a été réalisée dans deux systèmes d’expression : bactérien (E. coli) et eucaryote (BHK21) dû au manque de solubilité d’APOBEC et de la difficulté de sa cristallisation. Une fois les protéines exprimées et le complexe Vif-CBFβ-EloB-EloC-A3G/F formé dans les deux systèmes, des tests de cristallisation et des études structurales seront réalisés pour caractériser la structure et la fonction des protéines.Dans E. coli, j’ai réussi à obtenir le complexe Vif/CBFβ/EloB/EloC/Cul5 in vivo et in vitro de manière soluble, pure, monodisperse ainsi qu’en quantité adéquate avec les études biophysiques envisagées. Par contre, je n’ai pas réussi à surexprimer A3G. En passant dans les cellules de hamster BHK21 et en appliquant la technique du virus de la vaccine, nous avons réussi à obtenir le complexe Vif-CBFβ-EloB-EloC-A3G/F mais en quantité insuffisante pour la cristallisation.Les perspectives de ce projet seront d’améliorer : (1) les rendements du complexe pour des tests de cristallisation et (2) la pureté du complexe pour réaliser la cryo-microscopie électronique. / APOBEC3 are human antiviral cytidine deaminase and RNA/DNA-editing enzymes that belong to the innate immune defense system, targeting retroviruses or retrotransposons. Among all APOBEC3 proteins, hA3B, hA3C, hA3DE, hA3F and hA3G are able to interfere negatively with HIV-1 infectivity: they induce a deamination of dC to dU in the minus strand DNA, resulting in G to A hypermutation in the plus strand DNA. This hypermutation results either into a degradation of U-rich DNA strands by the uracyl-DNA glycosylase or into the production of aberrant viral protein. In addition, a deaminase-independent mechanism is able to inhibit the HIV-1 reverse transcription through a yet unknown mechanism.To evade the host defense system, HIV expresses the virion infectivity factor, Vif, which causes the degradation of APOBEC3G by the proteasome by recruiting the E3 ubiquitin ligase complex composed of the CBFβ, EloB, EloC, Cullin5, Rbx2 proteins. The goal of this study will be the determination of the X-ray structure of the Vif/APOBEC-3 complex. Understanding this molecular recognition might be useful to direct structure-based design of anti-HIV drugs that act by inhibiting the action of Vif and lead to new anti-HIV drugs.To overcome the solubility problems of Vif and APOBEC3G/F, a co-expression strategy had been applied with the different E3 ubiquitin ligase proteins both in prokaryotic (E. coli) and eukaryotic (BHK21) systems. Once the complex obtained, we will perform several structural and biophysical studies as well as crystallization trials.In E. coli, I managed to obtain the Vif/CBFβ/EloB/EloC/Cul5 complex in vivo and in vitro, soluble, monodisperse and in good quantities for structural studies. The protein A3G was not obtained in E. coli even by co-expression with the complex.On the other side, I succeeded in obtaining the polyprotein Vif-CBFβ-EloB-EloC-A3G/F complex in the hamster cells (BHK21) by applying the vaccinia virus strategy. Optimizing the yield and the purity is necessary for crystallization and more structural studies.

Les virus peuvent être retrouvés dans tous les écosystèmes où de la vie est présente. Ils constituent l’entité biologique la plus abondante de la biosphère. Si de nombreuses données sont disponibles sur l’abondance et la dynamique virale dans les écosystèmes aquatiques tempérés, peu d’études ont été menées sur ces aspects dans les milieux extrêmes, dont les sources hydrothermales. Dans l’étude présentée dans ce manuscrit, les communautés procaryotiques et virales des sources hydrothermales des Terres australes et antarctiques françaises (TAAF) ont été explorées. Dans un premier temps, les cellules procaryotiques et les particules de type viral (VLP) ont été dénombrées dans plusieurs sources chaudes terrestres et marines côtières. L’abondance microbienne et virale est de l’ordre de 105 - 106 particules/ml dans les deux types de sources avec des rapports VLP/procaryotes (VPR) qui sont généralement faibles, concordant ainsi avec rares les données disponibles actuellement dans la littérature. Dans un second temps, la diversité morphologique des VLP a été analysée par observation au microscope électronique à transmission. La présence de VLP de morphologies différentes a pu être constatée dans quelques échantillons bruts, mais également dans des cultures d’enrichissement, où elles étaient associées à des Thermococcales et des Thermotogales. Finalement, quelques souches isolées de ces échantillons ont été criblées pour la présence de virus aboutissant à la description d’un nouveau bactériovirus tempéré associé à une bactérie thermophile Geobacillus. L’effet d’un choc osmotique en présence de NaCl et l’effet d’un stress anoxique sur la production virale ont également été étudiés. La caractérisation du virus GTV1 a ensuite été entamée. Il appartient à la famille des Myoviridae et a un génome composé d’ADN double brin de 38841 pb, composé de 71 ORF prédits. Enfin, l’étude de la diversité microbienne a permis de décrire une nouvelle espèce bactérienne hautement thermophile, Calditerricola clavaformis sp.nov. / Viruses thrive in all types of ecosystems where life is found. They represent the most abundant biological entity of our biosphere. Though several studies have been conducted on viral abundance and dynamics in mesophilic aquatic ecosystems, these aspects remain largely unexplored in extremophilic environments, such as hot springs. In this study, prokaryotic and associated viral communities of the French Southern and Antarctic Lands hot springs were explored. First, prokaryotic cells and Virus-like particles (VLP) were enumerated in several terrestrial and inshore hot springs. The results reveal an abundance of 105 - 106 particles/ml in both types of hot springs studied. The virus-to-prokaryote ratios (VPR) were generally low, confirming thus actual knowledge in these types of ecosystems. The morphological diversity of VLP was then studied in raw samples as well as in enrichment cultures containing Thermococcales and Thermotogales. Several isolates obtained from these samples were then screened for viral particles which led to the discovery and description of a temperate phage (GTV1) of a thermophilic bacterium belonging to the genus Geobacillus. The effect of NaCl and anoxic stress on the viral production was studied. The genomic characterization of the GTV1 was started and revealed a 38441 bp genome with 71 predicted ORF. Finally, microbial diversity studies led also to the discovery of a new extremely thermophilic bacterium, Calditerricola clavaformis sp.nov.

La surinfection par HDV/ HBV est la forme la plus grave d'hépatite virale chronique et affecte entre 15-20 millions de patients au niveau mondial. HDV n'est pas susceptible aux traitements anti-HBV et le taux de réponse à l'IFNα est <25%. Malgré une progression plus rapide de la maladie hépatique, la majorité des patients présente une suppression de la réplication du HBV. Les détails des interactions entre HDV, HBV et le système immunitaire inné des cellules infectées restent inconnus. Les objectifs de ces travaux de thèse ont été: i) l'étude de l'infection par HDV et son interaction avec la réponse innée cellulaire; ii) l'identification de nouvelles stratégies thérapeutiques anti-HDV; iii) l'exploration de l'interaction entre HDV et HBV. L'approche expérimentale a été basée sur l'infection de cellules dHepaRG, capables d´entretenir des cycles réplicatifs complets de HBV et HDV et ayant une réponse immunitaire innée physiologique. Nous avons observé que: i) l'infection par HDV est associée à un réplication forte dans un nombre limité de cellules, et à une induction de l'expression des ISGs; ii) le traitement des cellules infectées par HDV avec de l'IFNα ne conduit pas à une induction accrue des ISGs et a une faible activité antivirale. Quelques agonistes de PRR, notamment activant la voie NF-kB, induisent une forte diminution de la réplication de HDV; iii) malgré le faible nombre de cellules infectées, HDV et ses protéines induisent une diminution de la réplication de HBV. Ces travaux ouvrent des perspectives importantes concernant la caractérisation de la pathogénèse de l'hépatite delta et l'identification de nouvelles stratégies thérapeutiques immuno modulatrices / HDV/HBV superinfection is the most aggressive form of chronic viral hepatitis and is estimated to affect 15-20 million patients worldwide. HDV is not susceptible to available direct anti-HBV drugs and sustained response to IFNα therapy occurs in less than 1/4 of patients. Despite the faster progression of liver disease, most HDV/ HBV infected patients present a suppression of HBV replication. The details of the interactions between HDV, HBV and the host cell innate immune response remain largely unexplored and research efforts have been limited by the lack of infection models. The aims of this thesis work were: i) to study HDV infection and the interplay with the host innate immune response; ii) to identify novel therapeutic strategies for the inhibition of HDV; iii) to further explore HDV/ HBV interference. The experimental strategy was based on infection of dHepaRG cells, which are known to be permissive to both HBV and HDV full replicative cycles and to present physiological innate immune responses. We observed that: i) HDV infection is associated with a strong, yet transient replication, a potent induction of the expression of ISGs; ii) IFN-α treatment of HDVinfected cells does not induce a further increase of ISG expression and has a modest antiviral activity. Conversely, some PRR agonists, in particular those inducing the NFkB pathway, induce a strong decline in HDV replication; iii) despite the low number of coinfected cells, HDV as well as its encoded proteins exert a repressive effect on HBV replication. Our work opens an array of perspectives on the pathogenesis of hepatitis delta and the identification of novel immune modulatory therapeutic strategies