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Études structurelles et fonctionnelles du virus de la fièvre jaune

par Eugenia Covernton

Thèse de doctorat en Virologie

Sous la direction de Francois Bontems.

Thèses en préparation à Sorbonne Paris Cité , dans le cadre de École doctorale Médicament, toxicologie, chimie, imageries .


  • Résumé

    La fièvre jaune est une maladie virale transmise par des moustiques des genres Aedes ou Haemogogus, pouvant causer des fièvres hémorragiques aiguës mortelles. Le virus de la fièvre jaune est le seul Flavivirus contre lequel existe un vaccin efficace : une souche atténuée dite 17D. Cette souche diffère par trente-deux mutations de la souche sauvage (Asibi). Douze de ces mutations concernent la glycoprotéine d'enveloppe E capable d'interagir avec la membrane des cellules infectées et d'en catalyser la fusion avec celle du virus. Nous nous sommes posés la question de l'influence de ces mutations sur le mécanisme d'action de la protéine E, en particulier de savoir si elles affectaient la valeur du pH déclenchant la fusion. Nous avons mesuré l'infectivité résiduelle des deux souches exposées à des pH entre 5 et 7 ainsi que leur capacité à fusionner avec des liposomes fluorescents de compositions variables dans les mêmes conditions. Les deux souches sont inactivées et fusionnent de façon optimale à des pH différents. Des souches chimères obtenues en échangeant les protéines d'enveloppe, se comportent comme les souches sauvages possédant les mêmes protéines d'enveloppe. Cela suggère que les deux souches (la sauvage et la vaccinale) pourraient fusionner avec leurs cellules cibles à des pH différents, potentiellement dans des compartiments cellulaires différents, et donc conduire à des réponses différentes des cellules infectées. Nous avons analysé les propriétés d'un système modèle réduit composé de liposomes de compositions variables et des domaines solubles des protéines de fusion (sE), produites de façon recombinante. Nous n'avons pas observé, dans ce système, de différence dans la dépendance au pH de l'interaction entre les protéines sE et les liposomes. Cela suggère donc que les différences observées entre les deux souches virales dépendent d'autres interactions, entre la protéine E et les autres constituants à la surface du virus par exemple. Dans le but d'étudier ces interactions, nous avons produit des "Virus like particles" (VLP) correspondant aux deux souches, contenant uniquement les protéines de surfaces (prM et E). Nous avons commencé à caractériser ces VLP, montrant en particulier qu'elles sont différemment secrétées par les cellules. Pour finir, nous avons déterminé, par diffraction des rayons X, la structure du domaine soluble de la forme sauvage de la protéine de fusion (sE) dans ses formes pré- et post-fusion, ce qui n'avait pas encore été fait. Ensemble, ces résultats conduisent à une meilleur compréhension des processus d'entrée dans les cellules lors de l'infection par le virus de la fièvre jaune et posent les bases d'un approfondissement de l'étude des différences entre les souches sauvages et vaccinales, ce qui pourrait aider au développement de vaccins atténués pour d'autres Flavivirus.

  • Titre traduit

    Structure function studies in yellow fever virus


  • Résumé

    Yellow fever virus (YFV) is a highly pathogenic, mosquito-borne human virus that causes an acute deadly disease. However, it is also the only Flavivirus for which a highly efficient vaccine exists (YF17D). There are only thirty-two amino acid mutations in the attenuated vaccine strain, twelve of which are clustered in the envelope (E) protein, a major component of the virion surface that plays a central role in virus interaction with host cells and in membrane fusion. Most of these mutations localize to regions that have been reported to be important for the pH-triggered conformational change needed for the fusion process. We tested the pH threshold triggering the dimer-to-trimer transition for both wild-type and vaccine strains of YFV by measuring residual infectivity after exposure to a range of pH between 7 and 5 as well as virus fusion by measuring insertion into fluorescent liposomes of different compositions. The two viruses showed inactivation at two different pH values and differences in optimal conditions of membrane fusion. Furthermore, chimera viruses carrying swapped envelope proteins between the two strains behaved like the strain carrying the same type of envelope proteins, linking the pH response of the virus to the mutations in E protein. These data suggest that the triggering of the fusion for the two strains occur at different pH, possibly within different cellular compartments. This could result in different responses of the cells to the infection, which may have an implication in the immunogenicity of the vaccine strain. We also analyzed the ability of recombinant soluble E protein (sE) to interact with liposomes of different compositions. This model system did not show any detectable difference in pH behaviour between the sE proteins of the two strains, which suggests that the differences in pH response observed for the virus may also depend on the interaction between their E proteins and other proteins present on the virus surface. In order to study these interactions better, we produced YFV virus-like particles (VLPs) of the two strains, detecting differences in VLP secretion depending on the type of envelope protein expressed. Finally, we obtained crystal structures of wild type E protein in its pre- and post-fusion forms, which have never been reported for YFV and showed some unexpected features. Overall, these results help the understanding of the entry process during YFV infection and establish the basis for further studies on the differences between the vaccine and wild-type strains, which could help in the development of similar attenuated vaccines for other flavivirus, so far unsuccessful.