Le virus de l'herpès simplex de type 1 (VHS-1) est l'un des agents pathogènes humains les plus anciens et les plus efficaces. On estime que 3.7 milliards de personnes dans le monde vivent avec le VHS-1. Le virus persiste à l'état latent dans les neurones sensoriels, réapparaissant occasionnellement sous la forme d'une infection lytique qui endommage l'épithélium. Même si le VHS-1 provoque une maladie bénigne connue sous le nom de feu sauvage dans la majorité des cas, l'infection peut entraîner des conséquences catastrophiques telles que l'encéphalite et la kératite chez les personnes immunodéprimées les nouveau-nés. Compte tenu de la présence généralisée des infections à VHS-1, le virus représente une menace potentielle pour le système de santé. Le génome à ADN du VHS-1 est protégé par une cage protéique appelée capside. Bien que l'assemblage de la capside du VHS-1 et l'encapsidation du génome aient lieu à l'intérieur du noyau de l'hôte, les étapes finales de la maturation doivent être achevées dans le cytoplasme. Ainsi, pour la sortie du noyau, le virus a développé un mécanisme connu sous le nom d’enveloppement-déenveloppement-réenveloppement. La première étape de ce processus est principalement régulée par le complexe de sortie nucléaire (pUL31 et pUL34) et entraîne le bourgeonnement de la capside alors enveloppée dans l'espace périnucléaire. Par la suite, le déenveloppement de ces capsides périnucléaires et leur libération dans le cytoplasme seraient largement modulés par la kinase virale pUs3. Ce processus est sélectif, car les capsides remplies d'ADN (capsides C) sortent préférentiellement du noyau au détriment des intermédiaires viraux sans génome (capsides A et B). Cependant, nous ne savons pas pourquoi les capsides C sont favorisées lors de ce processus. En aval, le virus mûrit, recrute de nombreuses protéines puis acquiert une enveloppe à partir d'un compartiment cytoplasmique. Il sort ensuite de la cellule sous forme de virions enveloppés matures. Outre les facteurs viraux mentionnés et quelques protéines hôtes, l'implication de nombreuses autres protéines virales et cellulaires dans cette voie n'a pas été entièrement caractérisée. Pour élucider davantage ce processus de sélection de la capside C, nous avons profité de l'analyse MS/MS des capsides nucléaires du VHS-1 pour définir les facteurs hôtes et viraux spécifiques à chaque intermédiaire de capside nucléaire (Chapitre 2; Article 1). Nous avons trouvé deux protéines virales (pUL42 et pUL46) et sept facteurs de l'hôte (glycogène synthase, quatre protéines différentes liées à la kératine, fibronectine 1 et PCBP1) qui étaient spécifiques des capsides C matures. Fait intéressant, toutes ces protéines semblent posséder des fonctions qui ont le potentiel de médier la sortie nucléaire préférentielle des capsides C. Par conséquent, l'analyse fonctionnelle future de ces protéines pourrait nous fournir des informations inestimables sur la sortie nucléaire actuellement énigmatique des capsides du VHS-1. Les travaux en cours d'un collègue de laboratoire avec lequel je collabore impliquent PCBP1 en tant que modulateur de la sortie nucléaire (mémoire de Mackenzie Thornbury). Nous nous sommes ensuite concentrés sur un ensemble de données protéomiques déjà existantes des virions extracellulaires matures, qui a identifié jusqu'à 49 protéines hôtes incorporées dans le virus, y compris une hélicase à ARN humaine appelée DDX3X qui s'est avérée être un modulateur actif de la propagation virale (Chapitre 2; Article 2). Nous avons remarqué que cette protéine se déplace vers le noyau tard lors de l'infection, coïncidant avec la majeure partie de la sortie nucléaire virale. Par conséquent, nous avons émis l'hypothèse que DDX3X serait impliqué dans la sortie nucléaire virale. Nous avons découvert que, tardivement au cours de l'infection, pUL31 interagit avec DDX3X au niveau du noyau. Nous avons également constaté que DDX3X stimule de grandes agrégations de capsides virales matures dans la périphérie nucléaire. Fait intéressant, la redirection de DDX3X vers le bord nucléaire dépend de la présence de la machinerie de sortie nucléaire virale (pUL31, pUL34 et pUs3) et de capsides matures. Enfin, nos données ont montré qu'en l'absence de DDX3X, les capsides C s'accumulent entre les deux membranes nucléaires, probablement à la suite d'une incorporation inefficace de pUs3 au site de sortie. Ces résultats ont élucidé une nouvelle fonction de DDX3X et pourraient ouvrir de nouvelles voies passionnantes de recherche pour développement d’antiviraux en ciblant cette hélicase à ARN cellulaire. / Herpes simplex virus type 1 (HSV-1) is one of the oldest and most successful human pathogens. It is estimated that 3.7 billion people worldwide are living with HSV-1. The virus latently persists in sensory neurons, occasionally recurring as a lytic infection which damages the connected epithelium. Even though HSV-1 causes a mild disease known as the cold sore in majority of cases, the infection can have catastrophic consequences such as encephalitis and keratitis in immunocompromised individuals, newborns and, more rarely, in immune competent adults. Considering the widespread presence of HSV-1 infections, the virus poses a potential threat to the healthcare system. The DNA genome of HSV-1 is protected by a protein cage called a capsid. Although HSV-1 capsid assembly and genome packaging take place inside the host nucleus, the final steps of maturation must be completed inside the cytoplasm. Since the large diameter of these viral capsids (~125 nm) far exceeds the 30 nm cut-off of the nuclear pore complex, the virus has evolved a mechanism known as envelopment-deenvelopmentreenvelopment. The first step of this complex process is mainly regulated by the components of the nuclear egress complex (pUL31 and pUL34) and results in the budding of enveloped capsid into the perinuclear space. Subsequently, deenvelopment of these perinuclear capsids and their release into the cytoplasm is thought to be largely modulated by the viral kinase pUs3. This process is selective as DNA-filled capsids (C-capsids) preferentially exit the nucleus compared to genome-free viral intermediates (A- and Bcapsids). However, it is unclear how C-capsids are preferentially selected for the nuclear egress. Further downstream, the virus matures and recruit numerous proteins onto the viral capsids and acquire an envelope from a cytoplasmic compartment. It then exits the cell as mature enveloped virions. Apart from the mentioned viral factors and a handful of host proteins, implication of many other viral and cellular proteins in this pathway have not been fully characterized. To further resolve this process of C-capsid selection, we took advantage of MS/MS analysis of HSV-1 nuclear capsids to define host and viral factors specific to each nuclear capsid intermediate (Chapter 2; Article 1). We found two viral proteins (pUL42 and pUL46) and seven host factors (glycogen synthase, four different keratin-related proteins, fibronectin 1, and PCBP1) that were specific to mature C-capsids. Interestingly, all these proteins seem to possess functions that have the potential to mediate the preferential nuclear exit of C-capsids. Therefore, future functional analysis of these proteins might provide us with invaluable insights into the currently enigmatic nuclear egress of HSV-1 capsids. Ongoing work by a lab colleague with which I collaborate implicates PCBP1 as a modulator of nuclear egress (memoir of Mackenzie Thornbury). We then focused on an existing proteomics data set of mature extracellular virions, which revealed 49 virus-incorporated host proteins, including a human RNA helicase called DDX3X that we found to be an active modulator of viral propagation (Chapter 2; Article 2). We observed that DDX3X relocates to the nuclear rim late during infection, coinciding with the bulk of viral nuclear egress, and leading us to hypothesize that DDX3X is involved in the process. We discovered that, late during the infection, pUL31 interacts with DDX3X at the nuclear rim. We also found that DDX3X stimulates large aggregations of mature viral capsids in the nuclear periphery. Unexpectedly, redirection of DDX3X to the nuclear rim was dependent on the presence of the viral nuclear egress machinery (pUL31, pUL34 and pUs3) and mature capsids. Lastly, our data showed that in the absence of DDX3X, C-capsids accumulate in the perinuclear space, likely as the result of inefficient incorporation of pUs3 to the site of egress. These results have elucidated a novel function for DDX3X and may open new and exciting paths to produce antivirals by targeting this cellular RNA helicase.

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Les infections virales en particulier celles dues aux virus de la famille des Herpesviridae pendant la période d’aplasie et de lymphopénie à la suite d’une greffe de cellules souches hématopoïétiques (GCSH) peuvent occasionner des complications très graves, souvent associées à une morbidité et mortalité élevées. Les recommandations cliniques actuelles préconisent l’utilisation des antiviraux pour la prévention de certaines de ces infections. L’efficacité du famciclovir et de l’acyclovir contre les virus de l’herpès simplex (HSV), le virus varicella-zoster (VZV) et l’herpésvirus humain de type 6 (HHV-6) est bien reconnue, cependant il nous manque des données quant à leur effet contre le virus Epstein-Barr (EBV) et le cytomégalovirus (CMV) dans la population pédiatrique. L’objectif principal de ce projet de maitrise a été de mesurer l’incidence de l’infection aux virus HSV, VZV, EBV, CMV et HHV-6 et de mesurer l’association entre l’utilisation de la prophylaxie antivirale (acyclovir et famciclovir) et l’infection (virémie asymptomatique et maladie) avec le CMV et l’EBV dans une cohorte pédiatrique de GCSH allogéniques. Les données d'une cohorte de sujets ayant subis pour la première fois une GCSH enrôlés dans quatre centres de greffes pédiatriques au Canada entre juillet 2013 et mars 2017 (Étude TREASuRE) ont été utilisées. Le recrutement a été effectué au : CHU Sainte-Justine (Montréal) (n=86), British Columbia Children’s Hospital (Vancouver) (n=31), Winnipeg Children's Hospital and CancerCare Manitoba (n=28) et Alberta Children’s Hospital (n=11). Le suivi des patients avait débuté 1 mois avant la greffe et avait duré 13 mois. L’âge médian des patients au recrutement était de 6,3 ans. Les courbes de Kaplan-Meier ont permis d’estimer l'incidence cumulée des infections CMV et EBV avec intervalle de confiance (IC) à 95% à 100 jours post-greffe en fonction de la prophylaxie antivirale (acyclovir ou famciclovir). Les modèles multivariés de régression de Cox à risques proportionnels ont permis de mesurer l'association entre la prise d’antiviraux (acyclovir ou famciclovir) et le développement de ces infections. L’étude a inclus 156 sujets âgés de 0 à 21 ans. Les incidences cumulées de la virémie des virus de HSV, VZV, EBV, CMV et HHV-6 à 100 jours de suivi ont été respectivement de 2.5% (IC 95% : 0.8–7.6), 0.8% (IC 95% : 0.1–6.1), 34.5% (IC 95% : 27.6–42.6), 19.9% (IC 95% : 14.5-27.1) et 3.4% (IC 95% : 1.2–9.1). Les incidences cumulées pour CMV et EBV n’ont pas montré de différence statistiquement significative entre les groupes ayant reçu la prophylaxie antivirale (acyclovir ou famciclovir) et ceux qui ne l’ont pas reçu. Les analyses de Cox n’ont montré aucun effet significatif des antiviraux sur le CMV avec un HR ajusté de 0.55 (IC 95% : 0.24–1.26) pour l’acyclovir et de 0.82 (IC 95% : 0.30–2.29) pour le famciclovir. Il en était de même pour l’EBV avec un HR ajusté de 1.41 (IC 95% : 0.63–3.14) pour l’acyclovir et de 0.79 (IC 95% : 0.36–1.72) pour le famciclovir. Notre étude n’a montré aucune preuve d’effet de la prophylaxie antivirale avec le famciclovir et l’acyclovir contre l’EBV et le CMV. Très peu de cas de HSV et de VZV ont été diagnostiqués dans cette cohorte ce qui est conforme avec l’idée selon laquelle l’acyclovir et le famciclovir sont efficaces pour ces virus. / Viral infections, especially those involving members of the Herpesviridae during the period of aplasia and lymphopenia following allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (HSCT), cause very serious complications, often associated with high morbidity and mortality. Current clinical guidelines recommend prophylactic use of antivirals, which has proven to be effective against certain viruses. The efficacy of famciclovir and acyclovir against herpes simplex viruses (HSV), varicella zoster virus (VZV) and human herpesvirus type 6 (HHV-6) is well-recognized, however, we lack data on their effects against Epstein-Barr virus (EBV) and cytomegalovirus (CMV) in the pediatric population. The main objective of this master's project was to measure the incidence of herpes virus infection, specifically by HSV, VZV, EBV, CMV and HHV-6, and to measure the association between the use of antiviral prophylaxis (acyclovir and famciclovir) and infection (including both asymptomatic viremia and disease) by CMV and EBV in a pediatric cohort of allogeneic HSCT. We used data from the TREASuRE cohort, which includes patients enrolled for a first allogeneic HSCT in four pediatric centers in Canada between July 2013 and March 2017. Recruitment was carried out at: CHU Sainte-Justine (Montreal) (n = 86), British Columbia Children's Hospital (Vancouver) (n = 31), Winnipeg Children's Hospital and CancerCare Manitoba (n = 28) and Alberta Children's Hospital (n = 11). Patient follow-up began 1 month before transplant and lasted 13 months. Median patient age at recruitment was 6.3 years. Kaplan-Meier curves were used to estimate the cumulative incidence of CMV and EBV infections with 95% confidence interval (CI) at 100 days post-transplant according to antiviral prophylaxis (acyclovir or famciclovir). Multivariate proportional hazards Cox regression models were used to measure the association between antiviral use (acyclovir or famciclovir) and the detection of these infections. The study included 156 subjects aged 0 to 21 years. The cumulative incidences of viremia due to HSV, VZV, EBV, CMV and HHV-6 at day 100 of follow-up were respectively 2.5% (CI 95%: 0.8–7.6), 0.8% (CI 95%: 0.1-6.1), 34.5% (CI 95%: 27.6-42.6), 19.9% (CI 95%: 14.5-27.1) and 3.4% (95% CI: 1.2-9.1). The cumulative incidences for CMV and EBV did not show a statistically significant difference between the groups who received antiviral prophylaxis (acyclovir or famciclovir) and those who did not. Cox analyses showed no significant effect of antivirals on CMV with an adjusted HR of 0.55 (95% CI: 0.24–1.26) for acyclovir and 0.82 (95% CI: 0.30–2.29) for famciclovir. The same was true for EBV with an adjusted HR of 1.41 (95% CI: 0.63–3.14) for acyclovir and 0.79 (95% CI: 0.36–1.72) for famciclovir. Our study showed no evidence of an effect with use of famciclovir or acyclovir prophylaxis on EBV and CMV infections. Very few cases of HSV and VZV infections were diagnosed in this cohort, which is consistent with the idea that acyclovir and famciclovir are effective against the latter viruses.