Projets et candidats lauréats

Le VIH-1 requiert la contribution concertée de nombreux facteurs cellulaires et de différentes voies de signalisation pour se répliquer. Parallèlement, les cellules de mammifères expriment de nombreuses protéines qui suppriment la réplication virale. Ces facteurs de restriction définissent la première ligne de défense contre les infections. Parmi eux, les protéines de la famille APOBEC3 (A3) et en particulier A3G et A3F, sont des désaminases de cytosines dont l’action d’édition des cytosines en uridines lors de la transcription inverse du génome viral est létale pour le virus. L’activité antivirale d’A3G/3F est contrecarrée par la protéine Vif du VIH-1, qui réduit considérablement leur taux d’expression et leur incorporation dans les particules virales de 3 manières différentes : (i) en les dégradant par le protéasome, (ii) en réduisant leur transcription, et (iii) en régulant négativement leur traduction. Concernant ce dernier mécanisme, nous avons récemment découvert un uORF (upstream ORF) dans la région 5’ non traduite (5’UTR) de l’ARNm d’A3G et montré son importance non seulement pour la traduction intrinsèque d’A3G, mais également pour sa régulation par Vif. La conséquence de cette baisse d’expression est une réduction importante de la quantité des protéines A3G/A3F incorporée dans les particules virales et une augmentation de leur infectiosité. A côté de cette activité, Vif possède également la propriété de fixer spécifiquement certains acides nucléiques dont celui de l’ARN genomique du VIH-1 et d’A3G. Ainsi, par ses activités chaperon d’ARN, Vif pourrait interagir avec d’autres ARN cellulaires (potentiellement via une uORF), réguler leur métabolisme et influencer la réplication virale.

Nous proposons maintenant de caractériser l’interactome de Vif (protéines et ARN) et de tester leur impact sur la traduction d’A3G et la réplication virale, et d’explorer la conservation phylogénétique de l’uORF d’A3G.

1. Identifier les protéines impliquées dans l’inhibition traductionnelle d’A3G dépendante de Vif. Par des techniques de pull-down des complexes ARN/protéines basées sur la capture spécifique de l’ARNm d’A3G suivie d’une analyse par spectrométrie de masse, nous identifierons les facteurs protéiques cellulaires spécifiques de Vif et de l’uORF de l’ARNm d’A3G.
2. Cartographier les ARN cellulaires régulés par Vif et tester leur impact sur la réplication virale. Nous chercherons à identifier par la technique de PAR-CLIP les ARN cellulaires qui interagissent avec Vif (potentiellement via une uORF). Ces ARN, et/ou leur produit d’expression, pourraient être des régulateurs potentiels de la réplication virale.

Pour ces deux parties, une fois les candidats validés, nous testerons leur impact sur la traduction d’A3G (+/- Vif), après sur-expression ou extinction de leur expression (siARN, CRISPR/Cas9), puis sur la réplication virale (collaboration avec S. Gallois-Montbrun, Institut Cochin, Paris).

3. Explorer la conservation (phylo)génétique et fonctionnelle de l’uORF chez les grands singes et autres primates. Nous avons montré la conservation de l’uORF d’A3G pour A3F chez l’humain, avec des propriétés similaires vis-à-vis de Vif. Nous élargirons nos connaissances phylogénétiques au niveau de l’uORF à l’ensemble des APOBEC3 issues des hominoïdes et étudierons l’impact du polymorphisme sur l’expression protéique et la réplication virale (collaboration avec L. Etienne, CIRI, ENS-Lyon).

L’ensemble de ces résultats devrait apporter une vision nouvelle sur un mécanisme original d’inhibition traductionnelle induit par une protéine virale. Cette nouvelle compréhension élargie du phénomène de restriction cellulaire pourrait permettre à l’ensemble de la communauté scientifique d’imaginer de nouvelles stratégies d’inhibition de la réplication virale qui ciblerait spécifiquement l’interaction de Vif avec les ARNm d’A3G/3F, le complexe d’initiation de la traduction dépendant de Vif ou encore les nouveaux partenaires identifiés.

Le virus associé au sarcome de Kaposi (KSHV) est un herpèsvirus humain oncogène étroitement lié au virus de l’immunodéficience humaine (HIV). KSHV est l’agent étiologique du sarcome de Kaposi et du lymphome primitif des séreuses, deux tumeurs particulièrement agressives chez les sujets co-infectés par HIV. KSHV persiste pendant toute la vie de la personne infectée dans le noyau de la cellule hôte sous la forme d’un minichromosome. Dès son entrée dans le noyau de la cellule hôte, le génome KSHV est chromatinisé et les histones associées sont modifiées. Cette restriction/régulation est commune à l’ensemble des génomes viraux ADN entrant dans le noyau cellulaire et implique des mécanismes épigénétiques inhérents à la cellule. Ces mécanismes de restriction épigénétique sont très peu décrits, il est cependant probable qu’ils impliquent un contrôle multi-niveaux du génome viral, permettant le maintien des marques épigénétiques et de la structure chromatinienne à long terme. L’objectif du projet est d’identifier les protéines cellulaires impliquées dans les niveaux supérieurs de régulation épigénétique du génome viral, à savoir la répression épigénétique par les complexes structurant la chromatine, et de mettre en évidence leur rôle dans la répression du génome viral. Ce projet permettra de mieux comprendre les mécanismes permettant le contrôle du génome viral par la cellule hôte et les moyens mis en œuvre par le virus pour y échapper.

Les poxvirus sont des virus à ADN double brin qui infectent une grande variété d'animaux, y compris l'homme. Si des solutions vaccinales sont disponibles, il n'existe à ce jour pratiquement aucune molécule antivirale spécifique aux poxvirus. Nous nous intéressons particulièrement à la variole du singe ou «Monkeypox» (Mpox) qui est une maladie infectieuse causée par un orthopoxvirus, caractérisée notamment par de sévères éruptions cutanées. Début mai 2022, des cas de Mpox non directement liés à des voyages en Afrique Centrale ou de l'Ouest, où le virus est présent, ont été rapportés en Europe et dans le monde. Depuis, la maladie, qui est considérée une infection sexuellement transmissible, fait l'objet d'une surveillance renforcée en France et en Europe.

Nous avons précédemment montré que les nitrocorroles (des molécules cycliques) pouvaient être utilisées comme un puissant agent anti-hCMV sans toxicité aiguë chez la souris. Nous avons généré des dérivés nitrés et fluorés originaux et nous avons découvert que ces composés ont une bonne efficacité sur les poxvirus avec, qui plus est, une activité antivirale à large spectre.

Nous souhaitons maintenant nous concentrer sur une nouvelle approche, basée sur la nanomédecine, pour l'administration de corroles afin d'augmenter leur efficacité, mais toujours en toute sécurité. Pour atteindre cet objectif, nous proposons d'utiliser le virus de la mosaïque du tabac (TMV) comme nanovecteur. Ce virus végétal n'est pas pathogène pour l'homme et il a déjà été utilisé avec succès comme vecteur d'administration de médicaments. Pour ce faire, nous envisageons d'ajouter des corroles par encapsulation mais aussi par des liaisons chimiques à l'intérieur ou à l'extérieur de la capside du TMV. L'efficacité antivirale des nanoparticules TMV modifiées sera évaluée par la société NeoVirTech à Toulouse (https://neovirtech.com) dans le cadre d'une prestation

     L’intégrase (IN) catalyse l’intégration d’une copie d’ADN complémentaire du génome rétroviral dans l’ADN de la cellule hôte. Cette enzyme est impliquée dans d’autres étapes essentielles du cycle de réplication du VIH-1 et représente une cible thérapeutique importante.

     Ainsi, la liaison directe de l’IN du VIH-1 avec l’ARN viral (ARNv) a été récemment décrite comme étant essentielle au processus de morphogénèse virale. Cette interaction IN-ARNv est nécessaire pour l’incorporation de l’ARNv au sein de la capside après maturation protéolytique du VIH-1 et détermine le devenir du génome rétroviral après infection d’une nouvelle cellule.

     Aucune information moléculaire et structurale n’est actuellement disponible sur cette interaction IN-ARNv. Notre projet vise à caractériser l’assemblage d’IN dans le complexe ribonucléoprotéique viral (vRNP) au cours de la morphogenèse, par une approche de biologie intégrative associant des techniques de biologie structurale, moléculaire et cellulaire. Nous utiliserons des approches biochimiques et biophysiques, afin de mieux caractériser la liaison directe de l’IN à un élément connu de l’ARNv (caractéristiques structurales et/ou de séquence). L’étude structurale du complexe macromoléculaire sera menée par cristallographie aux rayons X et cryo-microscopie électronique à transmission. Les structures obtenues seront utilisées pour concevoir rationnellement une nouvelle classe de composés antirétroviraux, bloquant spécifiquement l’interaction IN-ARNv. Les molécules candidates seront identifiées par une approche in silico d’amarrage moléculaire et leur capacité d’inhibition sera validée par des tests in vitro et in cellulo. De plus, les mutants IN issus des études moléculaires et structurales seront caractérisés par des tests in cellulo d’infection au VIH-1.

     Au final, ce travail de biologie intégrative mené sur l’IN fournira des informations essentielles à la compréhension de son interaction avec l’ARNv. Elle permettra de mieux comprendre les déterminants moléculaires et structuraux guidant la dynamique de réarrangement du vRNP pendant la maturation du VIH-1.