Caractérisation des RhoGTPases et des voies de signalisation impliquées dans l'assemblage du virus HIV-1

Characterisation of RhoGTPases and signaling pathways involved in HIV-1 Gag assembly and particle release

• Auteur / Autrice : Audrey Thomas
• Direction : Delphine Muriaux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Vie
• Date : Soutenance le 19/04/2013
• Etablissement(s) : Lyon, École normale supérieure
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (Lyon)
• Jury : Président / Présidente : Renaud Mahieux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Renaud Mahieux, Philippe Benaroch, Martine Biard-Piechaczyk, Serge Bénichou, Cécile Gauthier-Rouvière
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Benaroch, Martine Biard-Piechaczyk

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cytosquelette d'actine

Protéines G rho

Assemblage viral

VIH-1 (Virus de l'Immunodéficience Humaine de type 1)

Mots clés libres

HIV-1

Assemblage

RhoGTPases

Cytosquelette d’actine

HIV assembly

RhoGTPases

Cell signaling

Actin remodeling

Résumé

Le cycle réplicatif du HIV-1 aboutit à la formation de virions qui s’assemblent dans des microdomaines spécifiques localisés à la membrane plasmique ou sur des compartiments intracellulaires particuliers, nommés VCC pour « Virus-Containing Compartments ». Selon les cas, ces virions sont ensuite relâchés par bourgeonnement ou exocytose. Ces étapes nécessitent un remodelage membranaire via le cytosquelette d’actine, ce qui est régulé par des voies de signalisation contrôlées par les RhoGTPases. Certains résultats suggèrent l’implication de ces protéines dans la biogénèse du HIV-1. Cependant, il reste à caractériser les mécanismes moléculaires spécifiquement impliqués dans la régulation cellulaire de l’assemblage viral.L’objectif de cette thèse consistait donc à identifier les RhoGTPases et les effecteurs des voies de signalisation spécifiquement requis durant la biogénèse virale. Cette étude a porté sur les GTPases Rac1, Cdc42 et RhoA car elles ont un rôle majeur dans la régulation du cytosquelette d’actine et de la dynamique membranaire. Elle a été réalisée sur les lymphocytes T (LT) Jurkat, cellules modèles pour l’infection HIV-1 où les virions s’assemblent à la membrane plasmique ; et les cellules adhérentes HeLa où les virions peuvent aussi s’assembler au niveau des VCC. Nos résultats ont révélé le rôle de la voie de signalisation Rac1-IRSp53-Wave2 dans l’assemblage de Gag à la membrane plasmique des LT Jurkat, et un rôle pour RhoA dans la régulation de l’assemblage viral suggéré au niveau des VCC. Ce travail améliore la compréhension des voies de signalisation cellulaires sollicitées lors de l’assemblage du HIV-1, en particulier dans les lymphocytes T, cibles du virus.

During the last steps of HIV-1 replication cycle, the Gag proteins come together in particular microdomains located at the plasma membrane or in some intracellular compartments, named “Virus-containing compartments”. Then, the viral particles are released by budding or exocytosis. All these steps involve membrane and actin cytoskeleton remodeling which is regulated by the RhoGTPases. In fact, some data suggest the implication of such proteins in HIV-1 biogenesis, but molecular mechanisms underlying this effect is not yet understood. During this thesis, our aim was to characterize the RhoGTPases and the effectors of cell signaling pathways which are specifically required during HIV-1 particle biogenesis. We focused our study on the GTPases Rac1, Cdc42 and RhoA because their influence on membrane and actin cytoskeleton was essential. Moreover, this work was accomplished on Jurkat T lymphocytes which are model cells to HIV-1 infection where the Gag proteins assemble at the plasma membrane, and on HeLa cells where the Gag proteins can also assemble on virus-containing compartments. Our results showed the requirement of the Rac1-IRSp53-Wave2 signaling pathway for HIV-1 Gag assembly at the plasma membrane of Jurkat T cells, and a role for RhoA GTPase in the regulation of viral particle assembly on virus-containing compartments in HeLa cells. This study improved understanding of cell signaling pathways required during the HIV-1 particle biogenesis and release, particularly in T cells which are the main host cell for HIV-1.