Caractérisation moléculaire d'une nouvelle famille de rétrovirus endogènes humains : herv-w : approches d'une signification biologique

par Jean-Luc Blond

Thèse de doctorat en Sciences. Différenciation, génétique et immunologie

Sous la direction de François Mallet.

Soutenue en 1999

à Lyon 1 .

Le jury était composé de François Mallet.

mots clés

• Rétrovirus endogènes humains
• Sclérose en plaques
• Génétique virale
• Expression génique

Résumé

Les rétrovirus endogènes humains (HERV) représentent environ 1% du génome humain mais la signification biologique de leur expression demeure mal comprise. Nos travaux sur les Herv s'inscrivaient initialement dans le cadre d'un projet de recherche sur une étiologie rétrovirale de la sclérose en plaques. En premier lieu, une courte séquence rétrovirale originale a été décrite puis étendue à partir de matériel issu de ce contexte pathologique. Une sonde pol définie à partir de cette séquence rétrovirale partielle a permis de mettre en évidence une expression restreinte au placenta de séquences proches. Par criblage d'une banque d'ADNc d'origine placentaire, nous avons isolé des clones chevauchants permettant la caractérisation moléculaire complète d'une nouvelle famille multicopie de rétrovirus endogènes humains, appelée HERV-W. Nous avons identifié une LRT fonctionnelle, des gènes gag et pol défectifs et un cadre ouvert de lecture complète au niveau du gène Env, codant pour une protéine présentant tous les attributs d'une enveloppe rétrovirale fonctionnelle complète. Une analyse phylogénétique effectuée au niveau nucléique et au niveau protéique montre retrospectivement qe la famille HERV-W appartient à la classe 1 des HERV (pol de type C) et que l'enveloppe est de type D. L'expression de la protéine Env a été mise en évidence dans le placenta. Nous avons suivi plusieurs approches fonctionnelles pour expliquer cette expression dans un contexte physiologique. Nous avons ainsi mis en évidence les propriétés fusogènes de l'enveloppe de HERV-W par l'observation, sur des cellules cultivées exprimant la protéine, de la formation de syncytia via l'interaction avec un récepteur spécifique. L'expression de l'enveloppe dans le placenta et la fonction fusogène mise en évidence suggèrent un rôle physiologique de cette protéine et contribuent à l'exploration de la signification biologique de l'expression des rétrovirus endogènes humains

Titre traduit

Molecular characterization of a novel human endogenous retrovirus family : HERV-W : approaches of a biological signifiance

Résumé

The human genome contains about 1% of human endogenous retrovirus (HERVs) vertically transmitted to the offspring. The biological signifiance of HERV expression awaits clarification. A research program on a retroviral etiology of multiple sclerosis initiated our findings on HERVs. Frst, a short yet undescribed retroviral sequence has been detected and partially characterised from biological material obtained in this pathological context. A Pol probe designed according to this sequence allowed us to reveal a placental restricted expression of related sequences. This led to the isolation of overlapping cDNA clones from a placental cDNA library and to the complete molecular characterization of a novel multicopy human endogenous retrovirus family, HERV-W. We identified a functional LTR, defective Gag and Pol genes and a complete Env open reading frame (ORF) which encoded a glycoprotein exhibiting the whole features of a functional retroviral envelope. According to the phylogenetic analyses, HERV-W was a class 1 HERV family (with a C-type Pol sequence) with a D-type envelope. The placental expression of the Env glycoprotein has been evidenced. To further characterise such an expression in a physiological contex, we followed several functional approaches. We demonstrate that the HERV-W Env gene product is an highly fusogenic membrane glycoprotein which induces the formation of a syncytia upon its specific interaction with cells expressing the D-type mammalian retroviruses receptor. These fusion events together with the placental restricted expression suggests a physiological role and sustain the debate about the biological significance of HERV expression with experimental data.