Etude du mode d'action de la protéine auxiliaire Vpx de HIV-2/SIVsm dans les étapes précoces de l'infection des macrophages humains

par Diana Ayinde

Thèse de doctorat en Microbiologie et virologie

Sous la direction de Florence Margottin-Goguet et de Catherine Transy.

Soutenue en 2010

à Paris 7 .

mots clés

• VIH (virus)
• Virus de l'immunodéficience simienne
• Ubiquitin-protein ligases
• VIH-2 (Virus de l'Immunodéficience Humaine de type 2)
• Régulation de l'expression des gènes viraux
• Cullines
• Produits du gène vpr du virus de l'immunodéficience humaine
• Interactions hôte-pathogène

Résumé

Les virus HIV et SIV codent pour des protéines auxiliaires qui jouent un rôle important dans la relation hôte-virus. Vpx, une protéine associée à la particule virale, est spécifique de la lignée HIV-2/SIVsm. Sa présence est requise pour l'infection des macrophages. La fonction de Vpx, ainsi que son mode d'action dans les macrophages, sont longtemps restés un mystère. Nous avons montré précédemment que Vpr de HIV-1 recrute le complexe ubiquitine ligase Cul4A-DDBl DCAF¹ pour induire la dégradation d'un substrat cellulaire encore inconnu. Les gènes vpr et vpx ayant un ancêtre commun, nous avons émis l'hypothèse que Vpx recruterait également le complexe Cul4A-DDB1 DCAF1 pour inactiver un facteur spécifique des macrophages et inhibiteur de l'infection par HIV-2. Nos résultats confirment cette hypothèse. Nous avons mis en évidence une interaction entre Vpx et DCAF¹ et caractérisé un mutant de Vpx, Q76R, défectif pour cette interaction. Lorsque HIV-2 exprime le mutant Vpx Q76R, sa réplication est fortement diminuée dans les macrophages. Nous avons montré que l'incapacité de la protéine Vpx associée à la particule virale à recruter DCAF¹ présent dans les macrophages résulte en une diminution de l'accumulation des produits de la transcription inverse de HIV-2. L'ensemble de ces expériences permet de confirmer notre hypothèse initiale : Vpx pirate le complexe ubiquitine ligase Cul4A-DDB1 DCAF¹ pour contrecarrer un facteur de restriction active contre le virus HIV-2. Nous avons montré que ce facteur de restriction agit au cours des étapes précoces de l'infection des macrophages en bloquant l'étape de transcription inverse du génome viral. Vpx agit donc de façon similaire aux autres protéines auxiliaires (Vif, Vpu, Nef) qui inactivent des facteurs cellulaires dans le but de créer un environnement propice à l'infection virale.

Titre traduit

The function of VPX protein in the early steps of HIV-2/SIVsm infection of macrophages

Résumé

HIV and SIV genomes encode several auxiliary proteins which have increasingly shown their importance in the virus-host relationship. Vpx is a virion-associated protein that is unique to the HIV-2/SIVsm lineage. Vpx is critical for viral replication in macrophages. The functional basis for this requirement as well as the Vpx mode of action have remained a mystery for quite some time. We have previously shown that HIV-1 Vpr induces cell cycle arrest by recruiting the Cul4A-DDB1 DCAF¹ ubiquitin ligase. This presumably leads to the degradation of a host factor required for cell cycle progression into mitosis. Vpr and Vpx proteins are evolutionary related and show significant sequence similarity even though they are not functionally redundant. This prompted us to address whether Vpx, like Vpr, recruits the Cul4A-DDBl DCAF1 ubiquitin ligase and whether Vpx uses this functional property to enable efficient macrophage infection by HIV-2. Confirming this hypothesis, our results show that DCAF¹ is a critical host effector of Vpx in its ability to mediate infection and long-term replication of HIV-2 in human macrophages. WT Vpx associates with the Cul4A-DDBl DCAF¹ ubiquitin ligase through DCAF¹ binding. In contrast the Q76R Vpx mutant is unable to bind DCAF1. When placed in the HIV-2 provirus, Q76R Vpx severely diminished viral réplication in macrophages. Precluding Vpx present in the incoming virions from recruiting DCAF1 in target macrophages leads to a postentry block characterized by defective accumulation of HIV-2 reverse transcripts. Altogether, our data point to a mechanism in which Vpx diverts the Cul4A-DDB1 DCAF¹ ubiquitin ligase to inactivate an early-acting restriction against HIV-2 in macrophages. This function of Vpx challenges the previous idea that Vpx complements the lack of cellular factors necessary for viral replication in macrophages Vpx therefore acts similarly to other HIV auxiliary proteins (Vif, Vpu, Nef) known to inactivate cellular factors in order to create an advantageous environment for the virus.