L'hépatite virale C est une maladie touchant aujourd'hui aux alentours de 200 millions de personnes dans le monde. C'est la première cause mondiale de greffe hépatique puisque son issue peut être le développement d'un hépatocarcinome. La maladie se déroule en 2 phases, une aigue, asymptomatique, dont environ 30% des maladies guérissent spontanément. Les autres vont voir leur maladie devenir chronique, avec installation d'une fibrose, puis d'une cirrhose et enfin un risque de 3% supplémentaires par an de développer un cancer du foie. Il n'existe à ce jour aucun vaccin préventif. Le traitement standard utilisé est une combinaison d'interféron alpha pégylé et de ribavirine et n'est efficace que dans 50% des cas pour le génotype 1, majoritaire. A ce jour, les mécanismes d'action du traitement lors de la phase chroniques sont très flous. Les objectifs de ce travail ont été d'étudier un panel varié de populations cellulaires périphériques et intrahépatiques au cours de l'hépatite C chronique afin notamment d'en évaluer les impacts causés par le traitement. Nous avons étudié finement les populations de cellules NK qui sont connues pour avoir certainement un rôle important dans la pathologie ainsi que pour subir de lourdes pressions du virus. Nous avons aussi étudié des facteurs immunitaires avant traitement potentiellement capables de nous indiquer quels malades répondront favorablement à la thérapie et quelles cellules produisaient de l'IFN en phase prétraitement. Nous avons étudié une multitude de paramètres immunologiques durant toutes les phases d'un traitement, avant pendant et 6, mois après, afin de pouvoir conclure sur les effets immunologiques de la bithérapie IFN+ribavirine. Enfin nous avons voulu caractériser et élucider la localisation et les rôles exacts des cellules T régulatrices périphériques et intrahépatiques au cours de l'hépatite C. Afin d'atteindre les buts que nous nous étions fixé, nous avons utilisé une assez vaste combinaison de technologies. Nous avons étudié les phénotypes des cellules par cytométrie de flux en 4 couleurs, mesuré l'expression d'une grande variété de gènes d'intérêts par RT-PCR, mesuré la sécrétion d'IFN spécifique du virus par elispot et enfin la sécrétion d'un panel de 6 cytokines de profil Th1 par CBA. Nous avons travaillé en étroite collaboration avec le département d'hépatogastroentérologie du CHU de Grenoble qui nous a fourni les échantillons sanguins et les biopsies hépatiques dont nous avions besoin. Nous avons tout d'abord étudié les populations NK intrahépatiques et périphériques ainsi que les corrélations entre leurs fréquences, leur phénotype et les paramètres cliniques. Cette étude a été réalise sur des malades chroniques d'hépatite C, mais aussi des témoins sains et atteints d'hépatite B chronique afin d'en extraire les impacts virus-spécifiques. Nous avons trouvé une augmentation du ratio NK cytotoxiques/NK sécrétrices lors de l'hépatite virale C. Nous avons pu mettre en lumière 2 sous-population particulières de NK, l'une associées au contrôle du virus, CD3-CD56dimNKG2A+, et l'autre a contrario associée aux lésions hépatiques, CD3-CD56brightNKG23A+. Notre étude sur les facteurs prétraitement prédictifs de la réponse thérapeutique a permis de déterminer le taux basal d'expression de l'IFN comme étant corrélé positivement à la réponse au traitement. De plus, il est significativement plus élevé chez les malades chroniques que chez les contrôles sains. Nous avons voulu ensuite savoir dans quel type cellulaire il était exprimé chez les futurs répondeurs. Nous en avons conclu que les cellules productrices d'IFN avant thérapie étaient les lymphocytes TNK. Nous avons ensuite suivi la réponse immunitaire T au cours du traitement contre l'hépatite C. Nous avons mesuré l'activation des lymphocytes T CD4+ et CD8+ via l'expression du récepteur CD25 (IL-2R), leur sécrétion d'interféron  en présence de peptides viraux par le biais de la technique de l'elispot, l'expression des gènes antiviraux induits par les IFNs par RT-PCR et les évolutions de leur phénotype, en plus de celui des cellules NK, par cytométrie en flux. Pour se faire, nous avons eut accès à une cohorte de malades issus d'un essai clinique financé par l'ANRS en collaboration avec le département d'hépatogastroentérologie du CHU de Grenoble, le projet Gammatri. Celui-ci consistait en l'évaluation de l'impact de l'ajout d'interféron  en injection pour des patients non-répondeurs à la thérapie classique. Nous avons pu avoir des prélèvements sanguins réguliers des malades avant, pendant les 48 semaines de traitement et après un suivi à la semaine 72, d'où nous avons extrait les cellules mononuclées. Nous avons déduits de cette étude que le traitement n'augmentait pas ni n'améliorait la réponse immunitaire spécifiques au VHC. Au contraire, il semble l'annuler, certainement pour laisser le temps à d'éventuels mécanismes indépendants des cellules de l'immunité adaptative de se mettre en fonctions. Nous avons également mis au point un système de culture de lymphocytes en présence de protéines virales permettant de mesurer l'impact direct de molécules sur la réponse spécifique au virus. Ce système a été utilisé sur des cellules de malades non traités, mises en présence d'IFN et de ribavirine à des doses proches des doses reçues in vivo lors du traitement par les cellules intrahépatiques. Dans ce cadre là, les techniques de PCR, de cytométrie en flux et d'elispot nous ont permis d'observer les modifications cellulaires induites par les molécules ajoutées. En étudiant les effets de l'interféron  et de la ribavirine sur les cellules T CD4+ et CD8+ et les cellules NK et TNK. Nous avons pu montrer que le traitement régulait négativement toutes les populations cellulaires testées à l'exception des cellules TNK, et ce seulement aux tout débuts de la culture. Enfin, nous avons étudié les lymphocytes T régulateurs (TReg) pour déterminer leur localisation et leurs rôles durant la maladie. Il s'est avéré que les TReg n'influençaient pas la charge virale, donc à priori n'inhibaient pas les cellules effectrices spécifiques du virus. En revanche, ils sont colocalisés dans les infiltrats hépatiques CD8+ et participent à la protection du foie des lésions en inhibant les cellules cytotoxiques par contact direct. Ceci ne dure néanmoins pas très longtemps puisqu'au-delà d'un certaine état de fibrose (>Metavir A2/F3), les TReg n'ont plus aucun contrôle sur les lésions hépatique, ce qui pourrait être l'une des causes de l'apparition de la cirrhose. Pour conclure, l'influence du virus sur l'immunité de son hôte est extrêmement complexe et fait intervenir un très grand nombre de facteurs. De notre étude, il en est ressorti que les cellules ayant le plus de potentiel dans le contrôle du virus, et donc devraient être prioritairement ciblées par les futures thérapies, sont les cellules NK CD3-CD56dimNKG2A+, corrélées négativement avec la charge virale, et les lymphocytes TNK, étant les seuls à répondre positivement à la thérapie par une sécrétion d'IFN. De plus, il serait nécessaire d'entretenir l'activité des cellules TReg intrahépatiques au-delà du stade A2/F3 pour empêcher la formation de lésions cirrhotiques menant au cancer du foie. Enfin, la mesure du taux d'expression de l'IFN avant traitement pourrait être un bon prédicateur de la réponse thérapeutique et ainsi permettre de mieux prendre en charge les malades.

La protection contre les codes malveillants représente un enjeu majeur. Il suffit de considérer les exemples récents des vers Conficker et Stuxnet pour constater que tout système d'information peut aujourd'hui être la cible de ce type d'attaques. C'est pourquoi, nous abordons dans cette thèse la menace représentée par les codes malveillants et plus particulièrement le cas du métamorphisme. Ce dernier constitue en effet l'aboutissement des techniques d'évolution de codes (" obfuscation ") permettant à un programme d'éviter sa détection. Pour aborder le métamorphisme nous adoptons une double problématique : dans une première partie, nous nous attachons à l'élaboration d'un moteur de métamorphisme afin d'en estimer le potentiel offensif. Pour cela, nous proposons une technique d'obscurcissement de code dont la transformation inverse est démontrée NP-complète dans le cadre de l'analyse statique. Ensuite, nous appliquons ce moteur sur une souche malveillante préalablement détectée afin d'évaluer les capacités des outils de détection actuels. Après cette première partie, nous cherchons ensuite à détecter, outre les variantes engendrées par notre moteur de métamorphisme, celles issues de codes malveillants connus. Pour cela, nous proposons une approche de détection dynamique s'appuyant sur la similarité comportementale entre programmes. Nous employons alors la complexité de Kolmogorov afin de définir une nouvelle mesure de similarité obtenue par compression sans perte. Finalement, un prototype de détection de code malveillant est proposé et évalué.

Düsseldorf, University, Thesis (doctoral), 2000.

Frankfurt (Main), Universiẗat, Diss., 2008.

La mise au point en 2005 d’un modèle de propagation sur lignée d’hépatocarcinome basé sur la souche hautement réplicative JFH-1 fut une formidable opportunité d’étudier les différentes étapes du cycle infectieux du VHC. Nous avons souhaité étudier les étapes de morphogenèse et de sécrétion du virus, des phases du cycle viral qui sont largement mal connues encore aujourd’hui, mais ou la protéine de capside joue probablement un rôle majeur. Des études comparatives des séquences de capsides de différentes souches du VHC nous ont permis de mettre en évidence 10 résidus spécifiques à la souche JFH-1 qui pourraient expliquer les déficits fonctionnels connus de cette protéine. En effet, le remplacement de ces 10 résidus par ceux plus communément retrouvés dans les souches de génotype 1 et 2 a permis une amélioration significative de l’assemblage et de la sécrétion des particules infectieuses produites. La mise au point de cette souche optimisée pour la production de virus pourrait par ailleurs permettre constituer un atout pour mieux comprendre la structure du virus par des techniques de microscopie électronique ; ce type d’étude n’ayant pas pu être véritablement menée jusqu’à présent, en raison des titres infectieux insuffisants obtenus avec la souche JFH-1 sauvage. / Development and cloning in 2005 of the highly replicative strain JFH-1 was a great opportunity to study the different stages of the infectious cycle of HCV as this strain easily propagate in the hepatocellular carcinoma cell line. Until now, these lates phases of particles assembly remain poorly understood, although the core protein is thought to probably play a major role in initiation of these mechanisms. Comparative studies of the capsid sequences of different strains of hepatitis C have allowed us to identify 10 specific residues in the JFH-1 strain that could explain the functional deficits of this protein. Indeed, the replacement in JFH-1 strain of these 10 residues by those most commonly found in strains of genotype 1 and 2 showed improvement of the assembly and secretion of new infectious particles and new subcellular localization of core. In addition, replacement of these ten residues by most common amino acid found in patients show a great enhancement of in vitro virus production and secretion. As a perspective, development of this optimized virus could also represent a valuable model to better purify and determine viral structure, and true viral assembly site; HCV fields that remain till now largely unknown.

The development of cervical cancer depends on high-risk human papillomavirus (HR-HPV) persistent infection in the cervix. The transformation process leading to invasive cancer can take many years even decades and provides ample opportunity to detect, prevent and cure true precursor lesions. Although cervical cancer is widely preventable, it is the fourth most common cancer among women throughout the world, being a real public health issue, especially in developing countries, as 85 % of deaths occur in low and middle-income countries. The situation in Bolivia is particularly alarming, as the cervical cancer incidence is around 38.5 per 100,000 women, which is estimated to be the highest incidence in Latin America. Prevention of cervical cancer in Bolivia is mainly based on the cytological examination of a Papanicolaou smear (Pap) and more recently on visual inspection after application of acetic acid (VIA). However, many economic, sociocultural, and geographic barriers impair this prevention program being successful, as reflected by the low coverage obtained with these screening tests.In order to reduce the cervical cancer incidence and mortality in the department of Cochabamba in Bolivia, we aimed to assess a low-cost HPV test applicable on self-samples. We believe that this strategy could improve the poor screening programs developed in our country. An evaluation was first made to knowledge of Bolivian women about human papillomavirus (HPV) and cervical cancer. As expected, Bolivian women, from rural, peri-urban and urban areas, knew little or nothing about those. Secondly, their degree of acceptability and confidence towards HPV self-sampling was assessed. Most of the women found self-sampling easier to perform (86.9 % to 93.2 %) and more comfortable (79.4 % to 83.3 %) compared to physician sampling. However, accuracy to detect cervical pre-cancer was higher in their point of view when it was performed on specimens taken by a physician (35.1% to 63.5%). Accordingly, the campaign of vaginal HPV self-sampling in a peri-urban area increased screening coverage, reaching in three months the annual rate average. Finally, the determination of accuracy to detect preneoplastic lesions was assessed for three screening methods, in 469 women, divided in two groups. The first group included 362 women that underwent three consecutively primary screening tests: self-collected sampling for HR-HPV detection, conventional cervical cytology and visual inspection under acetic acid (VIA). The second group included 107 women referred with a positive HR-HPV test that underwent were triage by conventional cervical cytology and VIA. The presence of high-grade intraepithelial neoplasia or invasive cancer (CIN 2+) was verified by colposcopy and biopsy.Among primary screening tests, the sensitivity of the HR-HPV test to detect CIN 2+ lesions was the highest (76 %). In HR-HPV positive women, the sensitivity of the VIA and cytology to detect CIN 2+ lesions were 100% and 81%, respectively.In conclusion, the knowledge about cervical cancer and HPV infection is poor in Bolivia. Despite greater acceptance of the vaginal self-sampling in all areas, women kept greater confidence in the screening performed by the gynecologist, although HPV self-sampling improved coverage rate. Finally, HPV testing on self- samples was the most sensitive screening test and VIA was the most sensitive method for the triage. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Pharmacie) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La grande majorité des bactériophages connus ont un virion équipé d'une queue permettant la reconnaissance de l'hôte, la perforation de l'enveloppe bactérienne et l'éjection du matériel génétique viral directement dans le cytoplasme de la bactérie. La famille des Siphoviridae représente 60% des phages caudés et est caractérisée par une queue longue et non-contractile. Le tube de la queue est formé par un empilement de protéine majeur de tube (TTP) polymérisé autour de la protéine vernier (TMP). L'extrémité distale de la queue est équipé d'un complexe de protéine dans lequel se trouve les protéines de liaison au récepteur (RBP). La séquence d'évènement permettant l'éjection de l'ADN et l'infection est encore mal décrite.Au cours de cette thèse, la structure de pb6, la TTP du phage T5 qui s'assemble de façon non-canonique en trimères, a été résolue par cristallographie à une résolution de 2,2 Å. L'analyse de cette structure confirme cependant une homologie structurale de pb6 avec les autres TTPs et avec des protéines bactériennes du système de sécrétion de type VI et des pyocines R. Une étude RMN comparant pb6 dans ses états de monomère et de tube polymérisé est en cours et permettra à terme une description très fine de cet assemblage.De plus, les structures du complexe distal de queue et du tube de la queue (tube de pb6) ont été résolue des résolutions intermédiaires avant et après interaction avec le récepteur bactérien. Ces structures obtenues par cryo-microscopie électronique révèle une absence de changements structuraux au niveau du tube, en contradiction avec le modèle jusque là proposé que la TTP transmettait l'information de fixation du récepteur à la capside.Bien qu'à un stade préliminaire, les reconstructions du complexe distal sont très informatives sur les rôles de protéines pb2 et pb4.L'ensemble de ses données ainsi que des expériences biochimique et la comparaison avec d'autres systèmes bien décrits dans la littérature permet de proposer un nouveau modèle pour les premières étapes de l'infection des Siphoviridae. Ce modèle a également un intérêt pour l'étude du mécanisme d'autres familles de virus (Myoviridae). Les différences, similarité et parenté d'éléments de la queue du phage T5 avec d'autres systèmes de perforation de membrane sont discutés. / The vast majority (96%) of bacteriophages possess a tail that allows host cell recognition, cell wall perforation and safe viral DNA channelling from the capsid to the cytoplasm of the bacterium. Siphoviridae is a familly representing 60% of all tailed phages characterized by a long flexible tail. The tail tube is formed by stacks of hexamers of the tail tube protein (TTP) polymerised around the tape measure protein (TMP). At the distal end of the tail, the tail tip complex harbours the receptor binding proteins (RBP). For these phages, little is known on the mechanism that triggers DNA ejection after binding to the host.We report the crystal structure at 2.2 Å resolution of pb6, an unusual trimeric TTP, of siphophage T5. Structure analysis however confirms the homology of pb6 with all TTPs, related tube proteins of bacterial puncturing devices (type VI secretion system and R-pyocin) and procapsid proteases. We fit this structure into the cryo-electron microscopy map of the tail tube determined at 6 Å resolution. Comparing the structure of the tail tube before and after interaction with the host receptor, we show that unlike previously proposed, the host binding information is not propagated to the capsid by the tail tube, as the two structures, at that resolution, are identical. An ambitious NMR comparative study of the TTP in its monomeric and tube form is underway to further describe this assembly.Moreover, the structures of the tail tip complex prior and after interaction with the bacterial receptor were solved at intermediate resolution. These structures reveal interesting conformationnal changes triggered by the RBP binding to the bacterial receptor. Those rearrangements are the first to occur after phage irreversible binding to its host and they induce the TMP ejection, the capsid opening, the enveloppe perforation and ultimately DNA channeling to the host cytoplasm.Together with biochemical data and comparison with other known system in the litterature we are able to propose a model for Siphoviridae very first steps of infection. These findings might be of interest for the mechanism of other viral familly (notably Myoviridae) and similarity with other membrane perforating systems is discussed.

La maladie de Huntington (MH) est une maladie neurodégénérative autosomique dominante qui affecte environ 3 à 8 personnes sur 100 000 dans le monde. La MH est causée par une mutation du gène HTT, lequel code pour la protéine huntingtine (HTT). Cette mutation consiste en une expansion de 35 répétitions CAG à même l'exon 1 du gène et aboutit à une répétition de la séquence polyglutamine (polyQ) au sein du segment N-terminal de la protéine HTT. Les personnes atteintes de MH développent des troubles moteurs, cognitifs et psychiatriques sévères, principalement à l'âge adulte. L'âge d’apparition des symptômes est généralement inversement proportionnel au nombre de répétitions CAG bien que la symptomatologie varie considérablement d'un patient à l'autre. L'origine de la MH est associée à l'expression de la protéine HTT mutée (mHTT) qui, en raison de son expansion polyQ, adopte une conformation pathogène et s'accumule en petits et/ou gros agrégats cytotoxiques. Bien que l'on suppose que ces événements soient responsables de la neurodégénérescence, le mécanisme sous-jacent aux voies physiopathologiques menant à l'apparition de la maladie et à la mort neuronale est toujours à l'étude. Un nombre croissant d'observations suggère que la mHTT possède des capacités de type prion, c’est-à-dire une aptitude à recruter des protéines endogènes normales et les corrompre afin de créer des agrégats toxiques; capacités qui sont également connues pour d'autres protéines, notamment l'amyloïde, la tau et la a-synucléine, associées à diverses maladies neurodégénératives. Nous avons émis l'hypothèse que le mHTT se propage de cellule en cellule et qu'elle se comporter tel un prion, contribuant à influencer le développement de la MH. Afin de tester cette hypothèse, des fibrilles synthétiques de mHTT ont été administrées à plusieurs lignées cellulaires ainsi qu'à des souris de différentes souches génétiques. Suite à une période d'incubation, les effets des fibrilles de mHTT sur la viabilité cellulaire, le comportement animal et les caractéristiques neuropathologiques ont été examiné. Nous avons ainsi observé que les fibrilles de mHTT provoquaient la mort cellulaire et des changements morphologiques des cellules cultivées, tandis qu’elles induisaient un phénotype comportemental transitoire de la maladie chez des souris saines. Les fibrilles de mHTT pouvaient également exacerber les déficits moteurs, anxieux et cognitifs de type MH dans un modèle de souris huntingtonien. Ainsi, notre étude suggère que la mHTT extracellulaire peut se propager de cellule à cellule et, une fois recrutée au sein de la cellule, provoquer des changements pathologiques. À la lumière de ces observations, nous croyons que la mHTT extracellulaire pourrait représenter une cible attrayante pour le développement de futures stratégies thérapeutiques. De surcroît, la plupart des traitements en études cliniques sont conçus pour cibler le gène HTT dans le but de diminuer l'expression de la protéine, ignorant la quantité importante de mHTT déjà présente dans le système à l'âge adulte. Par conséquent, une thérapie combinatoire ciblant, à la fois l'expression de mHTT et la mHTT extracellulaire préexistante, pourrait se révéler une voie prometteuse pour le traitement de la MH. / Huntington’s disease (HD) is an autosomal dominant neurodegenerative disease that affects approximately 3 - 8 people in 100,000 individuals worldwide. HD is caused by a mutation in the HTT gene, which codes for the protein huntingtin (HTT), consisting of an expansion of 35 CAG repeats in the exon 1 of the gene and resulting in the elongated polyglutamine (polyQ) stretch at the N-terminal fragment of the protein HTT. Individuals who suffer from HD develop severe motor, cognitive and psychiatric impairments, which primarily manifest in adulthood. The onset of the disease is usually inversely proportional to the CAG repeat expansion, however, HD comes with a high variability of symptoms. HD is also associated with the expression of the mutated HTT (mHTT) protein. The mHTT protein adopts a pathogenic conformation, which accumulates in small and/or large cytotoxic aggregates. Although these events are suspected to contribute to neurodegeneration, the exact mechanisms underlying the pathophysiological pathways leading to disease onset and neuronal death are still under investigation. A growing body of evidence suggests that mHTT possesses prion-like capacities – the capacity to spread between cells and seed disease – a phenomenon associated with other proteins such as amyloid, tau and a-synuclein, all involved in various neurodegenerative diseases. We hypothesized that mHTT propagates in a non-autonomous manner and behaves in a prion-like fashion to influence the onset and severity of HD. To address this, exogenous synthetic mHTT fibrils were administered to several cell lines and to mice of different genetic backgrounds. Following an incubation period, the effects of mHTT fibrils on cellular viability, animal behavior and neuropathological features were examined. We observed that mHTT fibrils provoked cell death and morphological changes in cultured cells, induced transient HD-related behavioral phenotypes in healthy mice and exacerbated motor, anxiety-like and cognitive deficits in an HD mouse model. Our study suggests that extracellular mHTT can propagate between cellular elements and once uptaken, trigger pathological changes. In light of these observations, we believe that extracellular mHTT could represent an appealing target for future therapeutic strategies. Current disease-modifying treatments tested in the clinic are designed to target the HTT gene to decrease the expression of the protein, overlooking the mHTT load outside of the cell boundaries and/or which has accumulated in the system prior to the application of gene silencing/editing. Hence, a combinational therapy addressing both the intracellular and extracellular expression of mHTT could serve as a more global treatment of HD.

–1 programmed ribosomal frameshifting (–1PRF) is a fundamental recoding process that makes alternative reading frames accessible during translation. Especially RNA viruses rely on this mechanism to regulate gene expression for example while main- taining the correct stoichiometry of replicative enzymes and structural proteins. –1PRF is at the heart of viral replication and it has been shown that perturbations of –1PRF efficiency can have dramatic effects on viral fitness. In the present work, two viral –1PRF elements were studied: severe acute respi- ratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) ORF1 a/b and human immunodeficiency virus 1 (HIV-1) gag-pol. In a mutational study of the SARS-CoV-2 –1PRF element it was confirmed that it functions in its pseudoknot conformation. Additionally, through mutagenesis as well as targeting by antisense oligonucleotides, it was shown that the structure of the RNA directly correlates to –1PRF efficiency. Next, protein interactors of both –1PRF elements were captured revealing over 100 interactors for SARS-CoV-2 and almost 50 for HIV-1. Through this, a set of 18 core interactors of the unrelated –1PRF elements of SARS-CoV-2 and HIV-1 was identified. Among those, the two proteins HNRNPH1 and ZNF346 were shown to reduce –1PRF efficiency significantly for both sites. Among the interactors of SARS-CoV or HIV-1 alone, the strongest effect was mediated by ZAP-S for SARS-CoV-2 and SRBD1 for HIV-1. Finally, it was shown that overexpression of ZAP-S reduced the replication of SARS- CoV-2 by 95% in collaboration with the group of Prof. Dr. Čičin-Šain. In addition, using pseudotyped HIV-1 particles, overexpression of SRBD1 reduced RTase levels and by extension viral titers by 90%. / Das –1 programmierte ribosomale Frameshifting (–1PRF) ist ein grundlegender Umkodierungsprozess, der alternative Leseraster während der Translation zugänglich macht. Insbesondere RNA-Viren sind auf diesen Mechanismus angewiesen, um beispielsweise die Genexpression zu regulieren und gleichzeitig die korrekte Stöchiometrie der replizierenden Enzyme und Strukturproteine aufrechtzuerhalten. Das –1PRF ist das Herzstück der viralen Replikation, und es hat sich gezeigt, dass Störungen der –1PRF-Effizienz dramatische Auswirkungen auf die virale Fitness haben können. In der vorliegenden Arbeit wurden zwei virale –1PRF-Elemente untersucht: das Coronavirus 2 des schweren akuten Respirationssyndroms (SARS-CoV-2) ORF1 a/b und das humane Immunschwächevirus 1 (HIV-1) gag-pol. In einer Mutationsstudie des SARS-CoV-2 –1PRF-Elements wurde bestätigt, dass es in seiner Pseudoknotenkonformation funktioniert. Darüber hinaus wurde durch Mutagenese sowie durch Targeting mit Antisense-Oligonukleotiden gezeigt, dass die Struktur der RNA direkt mit der –1PRF-Effizienz korreliert. Als Nächstes wurden die Protein-Interaktoren beider –1PRF-Elemente erfasst, wobei über 100 Interaktoren für SARS-CoV-2 und fast 50 für HIV-1 gefunden wurden. Auf diese Weise wurde eine Gruppe von 18 Kerninteraktoren der nicht miteinander verbundenen –1PRF-Elemente von SARS-CoV-2 und HIV-1 identifiziert. Unter diesen konnten die beiden Proteine HNRNPH1 und ZNF346 die –1PRF-Effizienz an beiden Stellen deutlich verringern. Unter den Interaktoren von SARS-CoV oder HIV-1 allein wurde die stärkste Wirkung durch ZAP-S für SARS-CoV-2 und SRBD1 für HIV-1vermittelt. Schließlich wurde in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Prof. Dr. Čičin-Šain gezeigt, dass die Überexpression von ZAP-S die Replikation von SARS-CoV-2 um 95% reduziert. Darüber hinaus reduzierte die Überexpression von SRBD1 unter Verwendung von pseudotypisierten HIV-1-Partikeln die RTase-Werte und damit auch die Virustiter um 90%.

Background The foamy virus (FV) replication cycle displays several unique features, which set them apart from orthoretroviruses. First, like other B/D type orthoretroviruses, FV capsids preassemble at the centrosome, but more similar to hepadnaviruses, FV budding is strictly dependent on cognate viral glycoprotein coexpression. Second, the unusually broad host range of FV is thought to be due to use of a very common entry receptor present on host cell plasma membranes, because all cell lines tested in vitro so far are permissive. Results In order to take advantage of modern fluorescent microscopy techniques to study FV replication, we have created FV Gag proteins bearing a variety of protein tags and evaluated these for their ability to support various steps of FV replication. Addition of even small N-terminal HA-tags to FV Gag severely impaired FV particle release. For example, release was completely abrogated by an N-terminal autofluorescent protein (AFP) fusion, despite apparently normal intracellular capsid assembly. In contrast, C-terminal Gag-tags had only minor effects on particle assembly, egress and particle morphogenesis. The infectivity of C-terminal capsid-tagged FV vector particles was reduced up to 100-fold in comparison to wild type; however, infectivity was rescued by coexpression of wild type Gag and assembly of mixed particles. Specific dose-dependent binding of fluorescent FV particles to target cells was demonstrated in an Env-dependent manner, but not binding to target cell-extracted- or synthetic- lipids. Screening of target cells of various origins resulted in the identification of two cell lines, a human erythroid precursor- and a zebrafish- cell line, resistant to FV Env-mediated FV- and HIV-vector transduction. Conclusions We have established functional, autofluorescent foamy viral particles as a valuable new tool to study FV - host cell interactions using modern fluorescent imaging techniques. Furthermore, we succeeded for the first time in identifying two cell lines resistant to Prototype Foamy Virus Env-mediated gene transfer. Interestingly, both cell lines still displayed FV Env-dependent attachment of fluorescent retroviral particles, implying a post-binding block potentially due to lack of putative FV entry cofactors. These cell lines might ultimately lead to the identification of the currently unknown ubiquitous cellular entry receptor(s) of FVs.