Rôle de la protéine ATM dans la régulation des gènes de latences du virus d’Epstein-Barr (EBV)

Role of the ATM Protein in the Regulation of Epstein-Barr virus (EBV) Latencies Genes

• Auteur / Autrice : Moussab Tatfi
• Direction : Felipe Suarez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 05/11/2019
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cancérologie : biologie-médecine-santé (Villejuif, Val-de-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Maladies Génétiques (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Felipe Suarez, Hélène Dutartre, Ioannis Theodorou, Pierre Busson, Caroline Besson, Fanny Lanternier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hélène Dutartre, Ioannis Theodorou

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ataxie-télangiectasie

Herpèsvirus humain de type 4

Déficits immunitaires combinés sévères

Virus d'Epstein-Barr

Lymphomes

Mots clés libres

Ataxie telangiectasie

Atm

Ebv

Déficit immunitaire

Lymphomes

Ataxia telangiectasia

Atm

Ebv

Immune deficiency

Lymphoma

Résumé

Le virus Epstein-Barr (EBV) est un herpesvirus qui infecte environ 95% des adultes dans le monde. La plupart des gènes codés par le virus sont exprimés au cours du cycle lytique, qui se déroule dans l’épithélium oropharyngé, et contribuent à la production de particules virales. En revanche, seul un répertoire restreint de gènes est exprimé pendant la latence, qui s’établit dans les lymphocytes B des tissus lymphoïdes sous-jacents, permettant une persistance du virus dans l'organisme. Les différentes phases de l'infection à EBV sont soigneusement contrôlées tout au long de la vie de l'hôte infecté, et l'infection chronique chez les individus immunocompétents est généralement asymptomatique. Cependant, un contrôle inefficace de la latence virale peut contribuer au développement de tumeurs malignes telles que le lymphome de Burkitt, le lymphome Hodgkinien et le carcinome du nasopharynx.Plusieurs déficits immunitaires primitifs (DIP) s’accompagnent d’une réponse anormale contre l’EBV et constituent des facteurs de risque de tumeurs associées à l’EBV. L’Ataxie Telangiectasie (AT) est un DIP rare causé par une mutation biallélique du gène Ataxia Telangiectasia Mutated (ATM), impliqué dans la réparation des cassures double-brins de l’ADN. Les patients atteints d’AT ont un risque accru de cancers constitués principalement de tumeurs malignes lymphoïdes B induites par EBV. L'hypothèse prédominante pour expliquer cette augmentation d'incidence est basée sur le rôle de la protéine ATM dans la réparation de l’ADN. Cependant, la forte association des lymphomes avec l’EBV suggère également un rôle oncogénique du virus. Les patients atteints d’AT présentent rarement une immunodéficience profonde et la plupart des patients ne présentent pas d'infections opportunistes. Cela soulève l'hypothèse que le défaut de fonction d’ATM chez les patients atteints d’AT pourrait être associé à un contrôle moins stringent de la latence de l'EBV dans les lymphocytes B, favorisant ainsi les propriétés oncogéniques du virus. Outre la réparation de l'ADN, ATM intervient également dans une multitude de voies de signalisation telles que le contrôle du cycle cellulaire, l'apoptose, le métabolisme mitochondrial et l’homéostasie des télomères. De plus, ATM est impliqué dans l'inhibition de la transcription au voisinage d'une cassure double brin, que ce soit dans l'ADN nucléaire ou ribosomal. Par ses multiples fonctions, ATM intervient dans le contrôle de la latence du virus du sarcome de Kaposi (KSHV) et du γ-herpesvirus murin 68 (MHV68), tous deux analogues à l’EBV.Pour évaluer l’implication d’ATM dans la régulation du cycle latent d’EBV, nous avons séquencé l’ARN de lignées lymphoblastoïdes issues de patients atteints d’AT (LCL-AT) et de donneurs sains (LCL-WT), pour explorer les profils d’expression spécifiques à la fois au génome cellulaire et viral. Nous montrons que les LCL-AT présentent un profil d'expression compatible avec l'incidence accrue de tumeurs malignes chez les patients atteints d’AT, notamment par la surexpression d’oncogènes et l’inhibition d’expression de suppresseurs de tumeurs. Nos données suggèrent également un défaut ribosomal conduisant à une inhibition de la traduction dans les LCL-AT. Ces modifications semblent impacter les intéractions avec certains gènes de latences de l’EBV, comme EBNA-3A, EBNA-3C et LMP1, ce qui pourrait favoriser le potentiel oncogénique du virus. Certaines voies dérégulées découvertes par cette approche devront être explorées plus en profondeur afin de mieux comprendre les mécanismes intrinsèques à la cellule, impliqués dans la régulation de la latence et la lymphomagénèse de l'EBV. L'élucidation de ces voies pourrait contribuer à la mise au point de nouvelles approches pour traiter ou prévenir les lymphoproliférations associées à l'EBV chez les patients atteints d’AT, où la chimiothérapie conventionnelle est très toxique en raison du défaut de réparation de l’ADN, mais aussi dans la population générale.

Epstein-Barr virus (EBV) is a herpes virus that infects about 95% of adults worldwide. Most genes encoded by the virus are expressed during the lytic cycle, which occurs in the oropharyngeal epithelium, and contribute to the production of viral particles. On the other hand, only a restricted repertoire of genes is expressed during latency, which is established in B-cells of underlying lymphoid tissues, allowing persistence of the virus in the body. The different phases of EBV infection are carefully controlled throughout life of the infected host, and chronic infection in immunocompetent individuals is usually asymptomatic. However, ineffective control of viral latency contributes to the development of malignancies such as Burkitt's lymphoma, Hodgkin's lymphoma, and nasopharyngeal carcinoma.Several primary immunodeficiencies (PIDs) are associated with a poor EBV response and are at increased risk for EBV-related malignancies. Ataxia Telangiectasia (AT) is a rare PID caused by a biallelic mutation in the Ataxia Telangiectasia Mutated (ATM) gene, involved in DNA double-strand breaks repair. Patients with AT have an increased risk of cancers consisting mainly of EBV-induced B-cells lymphoid malignancies. The predominant hypothesis for this increased incidence is based on the role of the ATM protein in DNA repair. However, the strong association of lymphomas with EBV also suggests an oncogenic role of the virus. Overt immunodeficiency are uncommon in patients with AT and most patients do not have opportunistic infections.This raises the hypothesis that the lack of ATM function in AT patients may be associated with a less stringent control of EBV latency in B-cells, thus promoting the oncogenic properties of the virus. In addition to DNA repair, ATM is also involved in a multitude of signaling pathways such as cell-cycle control, apoptosis, mitochondrial metabolism, and telomere homeostasis. In addition, ATM is involved in the inhibition of transcription in the vicinity of a double-strand break, whether in nuclear or ribosomal DNA. By its multiple functions, ATM intervenes in controlling the latency of Kaposi's sarcoma virus (KSHV) and murine γ-herpesvirus 68 (MHV68), both related to EBV.To evaluate the involvement of ATM in the regulation of EBV latent cycle, we performed RNA-seq of lymphoblastoid cell lines from patients with AT (LCL-AT) and healthy donors (LCL-WT), to explore the specific expression patterns of both the cellular and viral genomes. We show that LCL-AT exhibit an expression pattern consistent with the increased incidence of malignancies in AT patients, including overexpression of oncogenes and inhibition of tumor suppressor. Our data also suggest a ribosomal defect leading to inhibition of translation in LCL-AT. These modifications appear to impact the interactions with certain EBV latency genes, such as EBNA-3A, EBNA-3C and LMP1, which could favor the oncogenic potential of the virus. Several deregulated pathways uncovered by this approach need to be further explored to better understand the cell intrinsic mechanisms involved in the regulation of EBV latency and lymphomagenesis. Elucidation of these pathways could contribute to the development of new approaches to treat or prevent EBV-associated lymphoproliferation in AT patients, where conventional chemotherapy is very toxic because of lacking DNA repair, but also in the general population.