Diversité des mécanismes de résistance aux inhibiteurs de la neuraminidase des virus influenza A : implications de résidus conservés dans le site actif de la neuraminidase et de la balance fonctionnelle entre la neuraminidase et l’hémagglutinine

par Mathilde Richard

Thèse de doctorat en Virologie

Sous la direction de Bruno Lina.

Le président du jury était Florence Morfin-Sherpa.

Le jury était composé de Jean-Claude Manuguerra, Olivier Ferraris.

Les rapporteurs étaient Guy Boivin, Laurent Kaiser.


  • Résumé

    Chaque année, les épidémies de grippe, dont les principaux agents étiologiques sont les virus influenza de type A, ont un impact considérable sur la population en terme de morbidité et de mortalité. Le virus influenza A comporte à sa surface deux glycoprotéines, la neuraminidase et l’hémagglutinine. Ces deux protéines ont des fonctions antagonistes : l’hémagglutinine permet l’entrée du virus dans la cellule hôte et la neuraminidase, par son activité sialidase, libère les nouveaux virions formés. Bien que la prophylaxie du virus grippal repose essentiellement sur la vaccination, les antiviraux jouent un rôle important dans la lutte contre les épidémies de grippe et dans la stratégie développée en prévision d'une pandémie grippale. Les inhibiteurs de la neuraminidase (INAs) sont des antiviraux efficaces contre la grippe. Ils inhibent l’activité enzymatique de la neuraminidase et empêchent la libération des nouveaux virions formés. La démarche méthodologique qui a conduit à l’élaboration de molécules ciblant la neuraminidase laissait espérer une apparition limitée de résistance. Cependant, des cas de résistances aux INAs ont été mis en évidence lors d’études cliniques. Outre la nécessité d’une surveillance étroite, il est donc important d’étudier et de comprendre les diverses mécanismes susceptibles d’induire une résistance aux INAs. Le travail de cette thèse s’est ainsi porté sur la compréhension de la diversité des mécanismes de résistance. Dans un premier temps, nous avons étudié l’impact de mutations sur l’ensemble des résidus structuraux du site actif de la neuraminidase. Nous avons observé que la plupart de ces mutations n’altéraient pas les caractéristiques du virus et induisaient une légère baisse de sensibilité aux INAs. Par la suite, nous avons cherché à explorer les possibilités de synergie dans la résistance aux INAs par la combinaison de deux mutations structurales du site actif de la neuraminidase. Sur quatre virus produits, seul le virus possédant la double mutation E119V+I222L était viable, malgré une capacité réplicative in vitro altérée. La combinaison de ces deux mutations induit une synergie dans la résistance à l’oseltamivir. Enfin, nous avons voulu intégrer l’interaction fonctionnelle de la neuraminidase avec l’hémagglutinine. Nous avons montré que la combinaison d’une hémagglutinine de faible affinité pour les récepteurs sialylés permettait de restaurer un virus possédant une neuraminidase déficiente. Ainsi, un virus influenza peut se libérer de la fonction de la neuraminidase, cible des seuls antiviraux efficaces disponibles à l’heure actuelle. Les mécanismes de résistances aux inhibiteurs de la neuraminidase sont multiples. L’émergence durant les deux dernières saisons hivernales de virus résistants aux INAs sans pression de sélection a remis en question les hypothèses développées sur l’infectivité et la transmissibilité de souches résistantes, ouvrant de nouvelles perspectives quant à l’étude des mécanismes permettant l’obtention de virus épidémiogènes résistants aux INAs

  • Titre traduit

    Diversity of resistance mechanisms to influenza A neuraminidase inhibitors : implication of conserved residues in the neuraminidase active site and of the functional balance between the neuraminidase and the hemagglutinin


  • Résumé

    Each winter, influenza epidemics have a considerable impact on the population in terms of morbidity and mortality. Influenza A virus is the main etiologic agents of influenza. They present at their surface two glycoproteins, the neuraminidase and the hemagglutinin. These two proteins have antagonist functions : the hemagglutinin allows the virus to enter the host cell and the neuraminidase, through its sialidase activity, releases progeny virions from host cells. Although prophylaxis of influenza is mainly based on vaccination, antiviral drugs play a very important role in the fight against epidemics of influenza and the strategy developed in anticipation of a flu pandemic. The neuraminidase inhibitors are effective antiviral against influenza. Through the inhibition of the neuraminidase enzymatic activity, they prevent the release of new virions formed. The introduction into clinical practice of new drugs requires monitoring in order to detect the potential emergence of resistance. Although the approach to the design of neuraminidase inhibitors has provided hope that resistance will be limited, resistance to NAIs already been observed in clinical, encouraging close monitoring. It is therefore important to continue to study and understand the various mechanisms of resistance to neuraminidase inhibitors. The work of this thesis has thus focused on understanding the diversity of resistance mechanisms. Initially, we studied the impact of mutations in all structural residues of the active site of neuraminidase. We observed that most of these mutations did not alter the characteristics of the virus and induced very limited resistance to antivirals. Subsequently, we then sought to explore opportunities for synergy in resistance by the combination of two structural mutations of the active site of neuraminidase. On four viruses produced, only the virus with the double mutation E119V+I222L in the active site of neuraminidase was viable, although its in vitro replicative capacity was impaired. The combination of these two mutations induced a synergistic resistance to oseltamivir. Finally, we wanted to integrate the functional interaction of neuraminidase with hemagglutinin. We have shown that the combination of a hemagglutinin low affinity for sialylated receptors allowed to rescue a virus with a deficient neuraminidase. Thus an influenza virus may discharge the function of neuraminidase, the target of the only available effective antivirals. The mechanisms of resistance to neuraminidase inhibitors are numerous. Plus, the circulation in the last two seasons of resistant viruses without selective pressure challenges the assumptions developed on the possible emergence of resistance in clinic. This opens new issues to consider in order to understand the mechanisms that allowed this emergence and transmission

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