Les tétraspanines sont des protéines transmembranaires de la membrane plasmique qui forment un réseau d'interactions protéiques, appelé "Tetraspanin Web", entre tétraspanines ou avec d'autres protéines partenaires. Elles ont également la capacité de s'organiser en microdomaines membranaires appelés TEM (Tetraspanin-Enriched Microdomains). Ces protéines sont impliquées dans plusieurs mécanismes cellulaires et associées à de nombreuses pathologies. La diversité de leurs interacteurs reflète la pléiotropie de leurs fonctions.. Entre autres, elles jouent un rôle déterminant au cours des processus infectieux et notamment lors du bourgeonnement du VIH-1. Des études récentes menées au laboratoire ont plus particulièrement démontré, à l’échelle de la molécule unique, que les tétraspanines CD9 et CD81 étaient spécifiquement recrutées au niveau des sites d'assemblage de la protéine virale Gag. Ces travaux ont été faits dans un système modèle de cellules HeLa transfectées par Gag-GFP, dans lesquelles se forment des sites de bourgeonnement de pseudo-particules virales de type VIH-1. Ces observations soulèvent plusieurs questions quant à l’implication des tétraspanines CD9 et CD81 dans le mécanisme d’assemblage du virus, notamment dans le remodelage de la membrane plasmique de la cellule hôte et sa courbure lors du bourgeonnement, deux phénomènes auxquels les tétraspanines sont associées. Dans ce contexte, le principal objectif de ma thèse a été de déterminer l'organisation structurale des sites d'assemblage du VIH-1 en utilisant une nouvelle méthodologie combinant la microscopie à force atomique (AFM) et la microscopie super résolue de type dSTORM. La microscopie dSTORM fait partie des techniques basées sur la localisation de molécules individuelles et permet de cartographier des protéines fluorescentes avec une résolution latérale inférieure à 50nm tandis que l'AFM permet de déterminer la topographie membranaire avec une résolution du même ordre. La première partie de ma thèse a consisté à construire ce nouveau montage expérimental, en collaboration avec l'équipe de Marcelo Nollmann. Nous avons confirmé en premier lieu que les sites regroupant Gag-GFP corrélaient bien avec des protrusions membranaires caractérisés par AFM Nous avons montré que les tétraspanines CD9 étaient spécifiquement recrutées au niveau de ces sites de bourgeonnement et que leur recrutement corrélait avec le degré de maturation des bourgeons Gag-GFP qui dépend du diamètre et de la hauteur des sites de bourgeonnement. En plus d’une redistribution des tétraspanines au cours du processus d’assemblage des nouveaux virions, nous avons pu observer une déplétion des tétraspanines CD9 et CD81 à la surface des cellules exprimant la protéine virale Gag-GFP. Ces résultats préliminaires révèlent la capacité des protéines virales Gag à modifier spécifiquement l’environnement de la cellule hôte en modulant la répartition et l’expression des tétraspanines au niveau de la membrane plasmique, suggérant un rôle déterminant des tétraspanines au cours de la réplication du virus VIH-1. / Tetraspanins are transmembrane proteins forming a network of protein-protein interactions at the cell surface, called "Tetraspanin Web". They can also be organized into membrane microdomains named « TEMs » for « Tetraspanin Enriched Microdomains ». These domains are involved in many cellular functions and pathologies. The role of tetraspanins during infection has been described early on, notably TEMs are implicated in various aspects of the HIV-1 life cycle, including entry and budding. It has been demonstrated recently, at the single molecule level, that the CD9 and CD81 tetraspanins are specifically recruited by HIV-1 Gag to viral assembly and release sites. These observations raise crucial questions about the role of these two tetraspanins in this process and their implication in membrane remodelling and/or bending during assembly and budding of the viral particles. In this context, the main objective of my PhD thesis was to investigate the structural organization of HIV-1 assembly/budding sites by a combination of two advanced microscopy techniques: atomic force microscopy (AFM) and direct Stochastic Optical Reconstruction Microscopy (dSTORM). AFM provides information on the membrane topography with lateral resolution lower than a 50 nm. A similar resolution can be reached with dSTORM that is suitable to map fluorescently labeled proteins at the single molecule level. Combination of these two techniques allowed us to characterize the distribution of CD9 clusters within HIV-1 budding sites in the membrane topography context. The first task of my PhD was to build this new combo in collaboration with Marcelo Nollmann's group. We then performed AFM imaging of HeLa cells transfected with the viral protein Gag fused to GFP and demonstrated that Gag-GFP assembly sites correlate with membrane protrusions. In addition, by dSTORM imaging of the same region, we have shown that CD9 tetraspanins were enriched and recruited at Gag assembly sites and that their distribution depends on the assembly stage of the virus-like particles imaged with AFM (the dimensions of the budding sites relates to the assembly stage of the viral particles). Finally, we documented that Gag mediated depletion of both CD9 and CD81 tetraspanins from the surface of HeLa transfected cells. These results reveal the impact of the viral protein Gag on the host cell environment by modulating the partition and expression of tetraspanins within the plasma membrane, reinforcing an important role of tetraspanins during HIV-1 life cycle.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2015MONTS270 |
| Date | 11 December 2015 |
| Creators | Dahmane, Selma |
| Contributors | Montpellier, Milhiet, Pierre-Emmanuel |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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