Interaction entre la machinerie de réplication des virus grippaux et le système d'import nucléaire cellulaire

Interaction between the influenza replication machineries and the cellular nuclear import system

• Auteur / Autrice : Amélie Donchet
• Direction : Thibaut Crépin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie structurale et nanobiologie
• Date : Soutenance le 19/01/2021
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie structurale (Grenoble, Isère, France ; 1992-....)
• Jury : Président / Présidente : Winfried Weissenhorn
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thibaut Crépin, Martin Schwemmle
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sandie Munier, Roland Marquet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pathogénicité

ARN -- Réplication

Influenzavirus

Mots clés libres

Import nucléaire

Assemblage

Interactions hôte-Pathogène

Virus de la grippe

Réplication de l'ARN

Assembly

Influenza virus

Replication

Host-Pathogen interactions

Nuclear import

Résumé

En 2014, des études chinoises et américaines ont identifié le virus de la grippe de type D (IDV). Ce nouveau membre de la famille des Orthomyxoviridae partage seulement 50% d’identité de séquence avec le déjà bien caractérisé virus de type C et partage moins de 30% d’identité de séquence avec les virus de grippaux de type A et B. IDV a été détecté chez les cochons et les bovins et il a été montré qu’il était capable de se répliquer chez le furet, le principal modèle animal pour l’étude du virus de la grippe chez l’homme, suggérant une possible transmission. En 2018, une nouvelle étude a identifié les premiers virus grippaux infectant des animaux à sang froid. Une comparaison phylogénétique a mis en lumière que ces virus, notamment un virus isolé chez un crapaud (ToadV), sont plus proches des virus de type B que des virus de type A. Cette relation évolutive est surprenante, considérant le tropisme restreint du virus de type B comparé à celui des virus de type A.En droite ligne de ses travaux sur les virus grippaux de type A et B, l’équipe collabore avec Mariette Ducatez (INRA - ENV Toulouse) pour détailler la réplication d’IDV, mais également la machinerie réplicative de ToadV. La machinerie de réplication comprend de nombreuses protéines, incluant l’ARN polymérase (RdRp) et la nucléoprotéine (NP). La RdRp, composée de 3 sous-unités (PA, PB1 et PB2), lie les extrémités hautement conservées 3’- et 5’- du segment d’ARN viral qui est encapsidé par de multiples copies de NP. Ce complexe macromoléculaire réplique le génome viral dans le noyau des cellules infectées et interagit avec de nombreux partenaires cellulaires pour son assemblage. Nous avons obtenu des preuves que la NP d’IDV utilise le système d’import nucléaire basé sur les importines α, de façon similaire aux NP des virus de type A et B. En utilisant des techniques avancées de biologie et de physique (rayons X, microscopie électronique, résonance des plasmons de surface, anisotropie de fluorescence,...), les buts de ce projet sont 1/ d’obtenir des données structurales et fonctionnelles sur les nucléoprotéines d’IDV et de ToadV ainsi que sur leurs interactions avec les partenaires cellulaires, et 2/ de mettre en lumière aussi bien les traits communs que les spécificités de tous les types de NP grippales, ce qui permettra également de comprendre les processus évolutifs en action au sein de cette grandissante famille de virus.

In 2014, American and Chinese studies have identified the influenza D virus (IDV). This new member of the Orthomyxoviridae family shares only 50% sequence identity with the already well characterized influenza C virus and less than 30% sequence identity with influenza A and B viruses. IDV has been detected in pigs and cattle, and has been shown to replicate in the ferret, the main animal model for influenza virus studies in humans, suggesting a possible transmission. In 2018, a new study identified the first influenza viruses infecting cold-blooded animals. A phylogenetic comparison highlighted that these viruses, and more particularly a toad-infecting virus (ToadV), were closer to influenza B viruses than influenza A viruses. This relationship is surprising, taking into account the influenza B restricted host spectrum in comparison to the influenza A one.After the work on influenza A and B viruses and in line with it, the team collaborates now with Mariette Ducatez (INRA - ENV Toulouse) to detail the IDV replication, but also the replication machinery of ToadV. The replication machinery comprises various proteins, including the RNA polymerase (RdRp) and the nucleoprotein (NP). The RdRp is composed of three subunits (PA, PB1 and PB2), binds both the highly conserved 3’- and 5’-ends of the vRNA segment which is covered by multiple copies of NP. This macromolecular complex replicates the viral genome in the nucleus of infected cells and makes many contacts with cellular partners for its assembly. We have gained evidences that IDV NP uses the importins-α system, similar to influenza A and B nucleoproteins. By using advanced techniques of modern biology and physics (X-ray, electron microscopy, surface plasmon resonance, fluorescence anisotropy, ...), the aims of this project are 1/ to provide structural and functional data on IDV and ToadV nucleoproteins and also on their interactions with host partners, and 2/ to highlight both the common and specific features of all types of influenza NPs, giving precious insights on the evolution processes occurring within this growing family of viruses.