Resistance of Chikungunya virus towards the antiviral effect of human 2',5'- oligoadenylate synthetase 3 involves the envelope E2 protein

par Hans Henrik Gad

Thèse de doctorat en Microbiologie et Virologie

Sous la direction de Philippe Desprès.

Soutenue en 2012

à Paris 7 .

mots clés

• Virus du chikungunya
• 2',5'-Oligoadenylate synthetase
• Protéines virales non structurales
• Réplication virale
• Protéines de l'enveloppe virale

Titre traduit

La résistance du virus Chikungunya à l'effet antiviral dans l'OAS3 humaine implique la glycoprotéine d'enveloppe E2

Résumé

Le virus Chikungunya (CHIKV) est un alphavirus transmis par un moustique responsable d'une série d'épidémies en Afrique et en Asie durant la dernière décennie. Nous avons déjà montré que la 2',5'- oligoadenylate synthétase 3 (OAS3) induite par l'interféron possède une forte activité antivirale contre le CHIKV en empêchant l'accumulation d'ARN viral dans les cellules épithéliales humaines infectées. Dans ce travail, nous avons étudié la capacité du CHIKV a développer des stratégies d'échappement contre l'activité antivirale d'OASS. Par passage série d'un isolât clinique de CHIKV sur des cellules exprimant OAS3, nous avons identifié un variant qui montre une remarquable résistance envers OAS3. L'analyse de l'ARN génomique a permis d'identifier deux substitutions d'acides aminés : dans la protéine non structurale nsP2 et dans la glycoprotéine d'enveloppe E2. Grâce à un clone moléculaire de CHIKV exprimant la Renilla Luciférase, nous avons montré que seul le changement de Glu à Lys en position E2-166 est capable de restaurer la croissance virale dans les cellules humaines exprimant OAS3. L'étude de la croissance virale sur des myoblastes humains, qui sont associés à la pathogénèse du CHIKV, a montré que le CHIKV portant une lysine en position E2-166 se réplique plus efficacement que le virus sauvage. Cette efficacité de réplication accrue dans les myoblastes est associée à une forte phosphorylation de la PKR et d'elF2a suivie par une apoptose plus marquée des cellules. Nos résultats suggèrent que la substitution Glu166Lys dans la protéine E2 permets au CHIKV d'échapper à OAS3 en augmentant la réplication dans les cellules humaines plutôt qu'en agissant en tant que antagoniste.

Résumé

Chikungunya virus (CHIKV) is a mosquito-borne alphavirus that has reemerged within the last decade and caused a series of epidemics of unprecedented scale in Africa and Asia. We have previously reported that the interferon-inducible 2',5'-oligoadenylate synthetase 3 (OAS3) exerts potent antiviral activity against CHIKV in human epithelial cells by preventing accumulation of viral RIMA in infected cells. In this study, we investigated whether CHIKV may evolve strategies to circumvent the antiviral effect of OAS3. Through serial passage of a clinical isolate of CHIKV on OAS3-expressing cells, we identified a CHIKV variant which showed remarkable resistance towards OAS3. Analysis of its genomic RNA identified only two unique amino acid substitutions in the nonstructural nsP2 protein and the envelope E2 glycoprotein. Using a molecular clone of CHIKV expressing Renilla luciferase, we showed that only the change from Glu to Lys at position E2-166 was able to rescue viral growth in human cells expressing OAS3. Study of viral growth in human myoblasts, a host cell associated to the pathogenesis of Chikungunya disease, showed that CHIKV bearing Lys in E2-166 was more efficient at replicating in these cells when compared to wild-type virus. The greater efficiency of viral growth in myoblasts was associated with a robust phosphorylation of PKR and elF2a followed by more pronounced apoptotic cell death. Our data suggest that the Glu166Lys substitution in E2 enables CHIKV subversion of OAS3 by promoting viral growth in human cells rather than acting as an antagonist of PAS.