Identification de nouvelles fonctions de la protéine BHRF1 du virus Epstein-Barr : Modulation de la dynamique mitochondriale, fission mitochondriale et autophagie sélective

par Géraldine Vilmen

Thèse de doctorat en Microbiologie

Sous la direction de Audrey Esclatine et de Vincent Maréchal.

Le président du jury était Christian Poüs.

Le jury était composé de Audrey Esclatine, Vincent Maréchal, Christian Poüs, Lucile Espert, Patrice Codogno.

Les rapporteurs étaient Lucile Espert, Patrice Codogno.


  • Résumé

    Le virus Epstein-Barr (EBV), un membre de la famille des Herpesviridae, est associé à la mononucléose infectieuse et à différents types de cancers comme le lymphome de Burkitt, les lymphomes post-transplantation ou encore le carcinome du nasopharynx. Ce virus est capable de persister à vie dans l’organisme en combinant des phases de latence et des phases de multiplication active. L’autophagie est un processus cellulaire primordial qui conduit à la dégradation et au recyclage de protéines à longue durée de vie et d’organites endommagés ou vieillissants. Elle contribue non seulement à maintenir l’homéostasie cellulaire mais aussi à s’adapter aux conditions environnementales. Souvent décrite comme un mécanisme antiviral, l’autophagie est contrecarrée par de nombreux virus. Elle peut également être détournée à leur profit. Il a été démontré que l’EBV est capable de stimuler l’autophagie durant le cycle lytique et d’échapper à la dégradation dans les autolysosomes en bloquant la maturation des autophagosomes. Le but de cette étude était d’identifier des protéines virales impliquées dans la modulation du processus autophagique par l’EBV. Nous avons démontré que l’expression ectopique de BHRF1, une protéine transmembranaire de 17kDa orthologue de la protéine cellulaire Bcl-2, module l’autophagie.Alors que Bcl-2 est une protéine anti-autophagique, nous avons établi par différentes approches que l’expression de BHRF1 conduit à l’accumulation d’autophagosomes. De plus, en utilisant une sonde tandem bifluorescente LC3 (mRFP-GFP-LC3) pour étudier le flux autophagique, nous avons montré que BHRF1 stimule l’autophagie. BHRF1 est engagée dans un complexe avec Beclin1, une protéine de la machinerie autophagique. Nous avons établi que BHRF1 est localisée au niveau des membranes mitochondriales et du réticulum endoplasmique (RE). L’expression de BHRF1 est associée à une réorganisation du réseau mitochondrial conduisant à la formation d’agrégats mitochondriaux juxta-nucléaires. Considérant l’importance des microtubules dans l’autophagie et le transport des mitochondries, nous avons exploré la dynamique des microtubules et les modifications post-traductionnelles de la tubuline après expression de BHRF1. Nous avons observé un recrutement d’acétyl-tubuline autour des mito-aggresomes associé à un réseau intact de microtubules. Nos résultats ont montré que le réseau de microtubules et l’hyper-acétylation de l’alpha-tubuline sont nécessaires pour former les mito-aggrésomes induits par BHRF1. Par différentes approches, nous avons démontré le rôle de BHRF1 dans l’induction de la mitophagie, un processus qui entraine la clairance des mitochondries endommagées par autophagie. Considérant le rôle des mitochondries endommagées dans l’induction de l’apoptose, nous suggérons que le rôle anti-apoptotique de BHRF1 pourrait être associé à l’induction de la mitophagie.

  • Titre traduit

    Identification of new functions of BHRF1 protein of Epstein-Barr virus : Modulation of mitochondrial dynamic, mitochondrial fission and selective autophagy.


  • Résumé

    Epstein-Barr virus (EBV), a member of the Herpesviridae family, is associated with infectious mononucleosis and with several types of cancers including Burkitt’s lymphoma, post-transplant B-cell lymphoma disease and nasopharyngeal carcinoma. This virus is able to establish persistent infection and to undergo lytic cycle after reactivation. Autophagy is a critical cellular process leading to degradation of long lasting proteins and damaged or aging organelles. It contributes not only to maintain cell homeostasis but also to the adaptation to environmental stresses. Sometimes, autophagy is described as an antiviral mechanism, and viruses have evolved multiple strategies to subvert it or to hijack it to their own profit. It has been reported that EBV is able to stimulate autophagy during lytic cycle and then to escape degradation within autolysosomes by blocking autophagosomes maturation. The aim of my study was to identify EBV viral proteins involved in this modulation. Among the numerous viral proteins encoded by EBV, we have identified BHRF1, a transmembrane protein homolog of cellular protein Bcl-2, which was able to modulate autophagy by ectopic expression.Whereas Bcl-2 is an anti-autophagic protein, we demonstrated by different approaches that BHRF1 expression leads to accumulation of autophagosomes. Moreover, using tandem-fluorescent-tagged LC3 (mRFP-GFP-LC3), which is based on different pH stability of GFP and mRFP fluorescent proteins, for monitoring autophagic flux, we clearly confirmed that BHRF1 stimulates autophagy. By co-immunoprecipitation we demonstrated that BHRF1 is part of acomplex including Beclin1, a protein of the autophagic machinery. We characterized the subcellular localization of BHRF1, and report that BHRF1 is localized in mitochondria and ER membranes. Expression of BHRF1 leads to a complete reorganization of the mitochondria network to form juxtanuclear mitochondrial aggregates. Based on the importance of microtubules on both autophagy and mitochondria transport, we explored microtubule dynamics and tubulin post-translational modifications after BHRF1 expression. We observed a clustering of acetyl-tubulin around the mito-aggresomes associated with an intact microtubules network. Our results showed that the microtubules network and the hyperacetylation of alpha-tubulin were both required to form BHRF1-induced mito-aggresomes.By different approaches, we demonstrated the role of BHRF1 in the induction of mitophagy, a process which promotes the clearance of impaired mitochondria by autophagy. We hypothesized that the role of BHRF1 to protect against apoptosis and to promote cell survival is related to the induction of selective autophagy.


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