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Le virus de l’hépatite E (HEV) est responsable de plus de 20 millions d’infections et 70000 décès par an. Cette infection provoque des hépatites aiguës mais peut devenir chronique chez les patients immunodéprimés ou fulminante notamment chez les femmes enceintes. En raison de l’évolution vers la chronicité, sa transmission par transfusion sanguine, du nombre croissant de cas et des complications chez les patients souffrant d’une maladie hépatique préexistante, l’infection par le HEV est désormais considérée comme un problème émergent dans les pays industrialisés. L’immunité innée via la production d’interféron de type I (IFN-I) est essentielle pour le contrôle en phase aiguë et précoce des infections virales. Des données in vitro suggèrent que le HEV a probablement mis en place des mécanismes lui permettant d’inhiber la réponse antivirale de l’hôte. Cependant, notre connaissance est encore très partielle. Paradoxalement, les molécules induites par la réponse IFN-I sont détectées chez les patients infectés et les animaux expérimentalement infectés. Ceci implique donc l’existence des mécanismes alternatifs de détection des cellules infectées, pouvant contourner l’inhibition dans les cellules infectées. Dans le contexte d’autres infections virales, nous avons récemment découvert un mécanisme de reconnaissance des cellules infectées pas un type de cellules immunitaires spécialisées pour la production d’IFN-I, les cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDCs). De manière intéressante, nos résultats préliminaires montrent que les pDCs détectent les cellules infectées par le HEV par contact cellulaire induisant la production d’une quantité massive d’IFN-I.

Ainsi, nous proposons un projet visant à définir la modulation de la réponse IFN-I par le HEV et en particulier par la protéine de capside ORF2. En effet, nous avons récemment démontré qu’au cours du cycle viral, le HEV produit distinctes formes de la protéine de capside ORF2, présentant des modifications co- et post-traductionnelles différentes. Ces formes ORF2 sont : i) la forme ORF2i (infectieuse) associée aux particules infectieuses et ii) les formes ORF2g (glycosylée) et ORF2c (clivée) qui ne sont pas associées à du matériel infectieux, mais produites massivement et sont les antigènes viraux majeurs présents dans le sérum des patients infectés par le HEV. Ces formes ORF2 ont des localisations subcellulaires distinctes : ORF2i est cytosolique ou nucléaire, alors que les formes ORF2g/c sont principalement réticulaires. De plus, nos résultats préliminaires suggèrent que la translocation nucléaire d’ORF2i inhibe l’expression de plusieurs gènes appartenant aux signalisations antivirales ou inflammatoires, en lien avec l’activateur transcriptionnel NF-kB. Ainsi, nous proposons que les différentes formes de l’ORF2 moduleraient distinctivement les réponses innées dans les cellules infectées ainsi que par les pDCs. Nous avons alors pour objectifs de définir :

-comment les différentes formes et localisations subcellulaires d’ORF2 influencent le profil d’expression des gènes dans les cellules infectées (Aim I).

-comment la réponse IFN-I par les pDC est activée et régulée par l’infection par le HEV (Aim II). Nous étudierons notamment comment les différentes formes d’ORF2 modulent les fonctions des pDC et quel est l’impact de la signalisation antivirale par les pDC sur la réplication du HEV et les réponses antivirales dans les cellules infectées.

La production, à partir d’un gène unique codant pour la capside virale, de multiples formes d’ORF2 ayant des localisations différentes est un aspect original et nouvellement découvert. Notre projet permettra d’identifier de nouveaux mécanismes de régulation de la réponse antivirale par le HEV. Dans une perspective plus large, notre projet permettra d’acquérir de nouvelles connaissances sur la biologie des pDC, notamment sur la modulation par des glycoprotéines virales. Les résultats obtenus serviront de cadre d’étude pour d’autres virus connus pour sécréter de larges quantités de glycoprotéines. Outre ces avancées en recherche fondamentale, nos travaux contribueront à définir de cibles pour le développement de traitements thérapeutiques.

Le virus de l’hépatite B (VHB) est membre de la famille des Hepadnaviridae, qui infecte naturellement les mammifères (Orthohepadnavirus), les oiseaux (Avihepadnavirus), les poissons (Metahepadnavirus) et les amphibiens (Herpetohepadnavirus). Le VHB utilise le domaine PreS1 de sa glycoprotéine L pour interagir avec la protéine cellulaire NTCP et entrer dans les hépatocytes. Cependant, on ignore si cette voie d’entrée est conservée chez les Hepadnaviridae. La caractérisation des mécanismes d’entrée cellulaire des virus est fondamentale pour comprendre les déterminants de la susceptibilité et la spécificité de l’espèce. De plus, l’entrée étant une étape clé du cycle de la réplication virale, elle constitue une cible potentielle pour des stratégies/thérapies antivirales. Notre objectif est donc de caractériser les déterminants d’entrée cellulaires des hepadnavirus d’un point de vue mécanistique et évolutif. Ceci nous permettra de retracer l’évolution des mécanismes d’entrée des Hepadnaviridae sur des millions d’années de co-évolution virus-hôte, et de déterminer le tropisme et les potentiels zoonotiques.

L’évolution du domaine PreS1 des orthohepadnavirus est variable selon l’espèce. Particulièrement, le PreS1 des hepadnavirus de chauves-souris est génétiquement proche du VHB humain, tandis que le PreS1 des hepadnavirus de rongeurs est très divergent et dépourvu des motifs clés pour interagir avec NTCP. D’autre part, nos analyses évolutives du NTCP des mammifères révèlent différents patrons évolutifs entre les espèces hôtes. Une hypothèse est que certains hepadnavirus se sont adaptés à d’autres déterminants d’interactions virus-hôte (autres domaines protéiques ou même autre récepteur) suite à un processus d’adaptation majeur et/ou à des mutations dans le NTCP. Les objectifs spécifiques de ce projet sont donc de (i) caractériser et comprendre l’histoire évolutive du PreS des hepadnavirus d’une part, et de la protéine NTCP chez les vertébrés d’autre part, et d’inférer leur histoire co-évolutive durant les millions d’années d’association virus-hôte, (ii) caractériser moléculairement la voie d’entrée des Orthohepadnavirus, avec un focus sur les interactions PreS-NTCP.

Pour cela, nous utiliserons une approche combinant des analyses évolutives et expérimentales. L’une des caractéristiques principales des interactions hôtes – pathogènes est l’évolution rapide et réciproque des deux acteurs afin de survivre. Cette « course aux armements » génétique peut laisser des signatures au niveau des sites d’interaction, elles-mêmes identifiables par des méthodes statistiques. Afin de déterminer si le PreS des hepadnavirus et la protéine NTCP ont co-évolué et de caractériser les signatures de conflit génétique sur des millions d’années de divergence, nous réaliserons des analyses phylogénétiques et de sélection positive chez les vertébrés. Dans un second temps, nous testerons la capacité des glycoprotéines de différents orthohepadnavirus à interagir avec le NTCP de leur hôte naturel. Pour les couples positifs, les déterminants d’interaction et d’entrée dans PreS-NTCP seront caractérisés. Pour cela, nous utiliserons une approche mécanistique guidée par nos analyses de sélection positive et de phylogénie. Nous pourrons ainsi tester si les sites positivement sélectionnés de NTCP sont à l’interface virus-hôte. Si l’interaction PreS-NTCP s’avère non-conservée chez les orthohepadnavirus, cette étude s’inscrira alors dans un projet de plus grande ampleur visant à caractériser les protéines impliquées et les mécanismes d’entrée cellulaires des hepadnavirus. Cette étude éclairera sur l’importance des acteurs impliqués dans l’entrée, sur les déterminants d’interaction, ou sur les contre-adaptations virales possibles lors d’une évolution de l’hôte. Par ailleurs, elle permettra de déterminer si les Hepadnavirus circulant aujourd’hui peuvent transgresser facilement les barrières d’espèces.

Le virus de l’hépatite C (VHC) contrôle les voies métaboliques lipidiques de la cellule hôte pour son cycle viral. Cela se traduit en particulier par un détournement des corps lipidiques (CL), structures cellulaires de stockage des lipides. Les CL servent de source d’énergie, de source de  lipides, mais aussi de plateforme d’assemblage pour la particule virale. Les CL et leur métabolisme sont donc de nouvelles cibles pour le développement de stratégies antivirales. Les CL ont une organisation originale avec un cœur de lipides neutres entouré par une monocouche de phospholipides et un ensemble de protéines. Nous nous intéressons à une classe particulière des protéines du CL, les protéines de Classe I, dont fait partie la protéine core du VHC. Ces protéines présentent une convergence structurale avec un repliement en épingle à cheveux (hairpin). Très peu de données structurales existent sur ces protéines car elles sont très difficiles à manipuler en raison de leur forte hydrophobicité. Grâce à nos compétences acquises sur l’étude des oléosines, protéines de Classe I du CL des graines oléagineuses, nous proposons un projet d’étude fonctionnelle et structurale de la protéine core du VHC dans la levure selon un protocole d’expression hétérologue que nous avons développé au laboratoire. Ce contrat d’initiation va nous permettre d’obtenir les résultats nécessaires au développement de projets plus ambitieux d’études de biochimie structurale utilisant la rayonnement synchrotron que nous sommes les seuls à maitriser. De plus, les résultats qui découleront de ce projet contribueront à une meilleure compréhension des mécanismes mis en œuvre par le virus pour détourner le métabolisme lipidique de sa cellule hôte et à fournir de nouveaux outils pour le criblage de molécules thérapeutiques.