Rôle des micro-ARNs des Polyomaviridae dans l'infection à Polyomavirus BK

Role of Polyomaviridae microRNAs in the BK Polyomavirus infection

• Auteur / Autrice : Baptiste Demey
• Direction : Étienne Brochot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie-Santé. Virologie
• Date : Soutenance le 08/12/2022
• Etablissement(s) : Amiens
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Agents infectieux, résistance et chimiothérapie (Amiens)
• Jury : Président / Présidente : Laurent Metzinger
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Céline Bodin-Bressollette
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sébastien Pfeffer, François Glowacki

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polyomavirus

Complications (médecine)

Rein -- Transplantation

Virus BK

Mots clés libres

Polyomavirus

Transplantation rénale

MicroRNA

Kidney transplant

Résumé

Le polyomavirus BK (BKPyV) est un virus à forte prévalence dont l'infection initiale entraîne une propagation à différents tissus, puis une persistance, généralement de manière asymptomatique. En cas d'immunosuppression, comme lors du traitement après une greffe de rein, une réactivation virale pouvant évoluer vers une néphropathie voire une perte du greffon peut être observée. Il n'existe aucun traitement préventif ou curatif efficace à ce jour, nécessitant une recherche intense sur des nouveaux marqueurs diagnostic et pronostic de l'infection, et également sur des candidats médicaments. Comme d'autres virus, le BKPyV est capable de générer des micro-ARNs (miARNs), les bkv-miR-B1-5p et bkv-miR-B1-3p, dont la régulation de l'expression est très particulière. Différentes études ont montré le rôle de ces miARNs pour l'autocontrôle négatif de la réplication virale, mais aussi dans l'échappement immunitaire, alimentant la controverse autour de leur fonctionnalité réelle. A ce jour, beaucoup de zones d'ombre persistent quant à la structure, la fonction et le mécanisme de libération des miARNs du BKPyV. De plus, le polyomavirus JC (JCPyV, autre membre de la famille des Polyomaviridae) possède aussi deux miARNs : jcv-miR-J1-5p et jcv-miR-J1-3p, ce dernier étant commun avec le BKPyV. Le JCPyV et le BKPyV présentent un tropisme similaire au niveau des cellules rénales et urothéliales. Des données rapportent la réplication du BKPyV et du JCPyV chez les transplantés de rein, mais rarement des deux virus à la fois, suggérant une possible compétition entre ces virus qui ferait intervenir la fonction inhibitrice des miARNs viraux. Le but de cette thèse était donc de détecter et déterminer la cinétique d'excrétion des miARNs des Polyomaviridae dans les liquides biologiques en cas d'infection, élucider leur mécanisme de libération et leur stabilité dans le milieu extracellulaire, et étudier leur influence sur la réplication virale du BKPyV. L'ensemble de ces éléments permettrait de cerner le potentiel des miARNs des Polyomaviridae en tant que marqueur diagnostic ou pronostic, mais aussi en tant qu'antiviral, dans l'infection à BKPyV. L'étude des propriétés du bkv-miR-B1-5p, spécifique du BKPyV, dans le milieu extracellulaire a démontré son importante stabilité, probablement en lien avec son association forte avec la protéine Ago2 et une relativement faible présence dans les vésicules extracellulaires. Une analyse longitudinale à partir de nombreuses urines de patients transplantés de rein a permis de montrer l'intérêt des miARNs du BKPyV pour le suivi de l'infection, comparativement à d'autres marqueurs (ADN et ARNm) du virus. En revanche, leur place en tant que marqueur diagnostic reste limitée. Une modélisation in vitro de l'infection chronique de cellule rénales proximales tubulaires à partir de souches de BKPyV issues de patients infectés a confirmé que les quantités de bkv-miR-B1-5p extracellulaire étaient corrélées à la réplication et l'infectivité des virions. Enfin, après avoir confirmé les résultats de la littérature sur le rôle autorégulateur de réplication des miARNs du BKPyV, nous avons prouvé de manière inédite que le jcv-miR-J1-5p, spécifique du JCPyV, avait également la propriété d'inhiber la réplication du BKPyV in vitro. Ainsi, nous disposons de nouveau éléments permettant de considérer les miARNs des Polyomaviridae parmi les marqueurs disponibles dans le diagnostic in vitro, mais aussi comme potentiels antiviraux

BK polyomavirus (BKPyV) is a highly prevalent virus whose initial infection leads to dissemination to different tissues and then persistance, usually asymptomatically. In case of immunosuppression, such as during treatment after kidney transplantation, viral reactivation may occur, which may lead to nephropathy or even graft loss. There is no effective preventive or curative treatment to date, necessitating intense research into new diagnostic and prognostic markers of the infection, and also into drug candidates. Like other viruses, BKPyV is able to generate microRNAs (miRNAs), bkv-miR-B1-5p and bkv-miR-B1-3p, whose expression is regulated in a very specific way. Different studies have shown the role of these miRNAs in the negative self-control of viral replication, but also in immune escape, fuelling controversy about their actual functionality. To date, many gray areas remain regarding the structure, function and releasing mechanism of BKPyV miRNAs. In addition, polyomavirus JC (JCPyV, another member of the Polyomaviridae family) also exhibits two miRNAs: jcv-miR-J1-5p and jcv-miR-J1-3p, the latter being common with BKPyV. JCPyV and BKPyV show similar tropism in renal and urothelial cells. There is evidence of replication of BKPyV and JCPyV in kidney transplant patients, but rarely of both viruses at the same time, suggesting a possible competition between these viruses involving the inhibitory function of viral miRNAs. The aim of this thesis was therefore to detect and determine the kinetics of excretion of Polyomaviridae miRNAs in biological fluids in case of infection, to elucidate their mechanism of release and their stability in the extracellular medium, and to study their influence on the viral replication of BKPyV. All of these elements would help to identify the potential of Polyomaviridae miRNAs as diagnostic or prognostic markers, but also as antiviral agents, in BKPyV infection.The study of the properties of the BKPyV-specific bkv-miR-B1-5p in the extracellular environment demonstrated its high stability, probably related to its strong association with the Ago2 protein and a relatively low presence in extracellular vesicles. A longitudinal analysis of numerous urine samples from kidney transplant patients showed the value of BKPyV miRNAs for monitoring infection, compared to other markers (DNA and mRNA) of the virus. However, their place as a diagnostic marker remains limited. In vitro modeling of chronic infection of proximal tubular kidney cells using BKPyV strains from infected patients confirmed that the amounts of extracellular bkv-miR-B1-5p correlated with virion replication and infectivity. Finally, after confirming the results of the literature on the autoregulatory role of BKPyV miRNAs in replication, we proved the groundbreaking the property of JCPyV-specific jcv-miR-J1-5p to inhibit BKPyV replication in vitro. Thus, we have new elements to consider Polyomaviridae miRNAs among the available markers in in vitro diagnostics, but also as potential antivirals