Grippe, Hémagglutinine, Conservation, Interactions, Pont-salin, Profile physico-chimique

Les virus de la grippe provoquent chaque année des épidémies et parfois des pandémies qui représentent une menace mondiale. L'entrée du virus dans les cellules est assurée par l'hémagglutinine (HA), une glycoprotéine trimérique de surface dont chaque protomère est constitué de deux sous-unités (HA1, HA2). La HA se lie à son récepteur à la surface de la cellule, ce qui induit l'endocytose de la particule. L'exposition de la HA au pH acide lors de la maturation de l'endosome déclenche un changement conformationnel (CC) drastique, qui permet la fusion entre les membranes endosomale et virale. La HA est extrêmement variable, et a été classée en sous-types, clades et groupes. Sur la base de 269 structures trimériques pré-fusion, nous avons calculé six types d'interactions ainsi que leur distribution intra- et inter-protomères (ITA-p/ITR-p) et intra- et inter-sous-unités. Nous avons révélé des profils physico-chimiques de réseaux d'interactions distincts en fonction des clades. Ces réseaux permettent le repliement de structures métastables trimériques très similaires, ayant une fonction identique, ce qui suggère que l'évolution des HA est limitée en conséquence. Nous avons ensuite calculé les interactions conservées en fonction des classifications et caractérisé un complexe composé de deux ponts salins ITR-p connectés, situé dans une zone cruciale pour le CC. Le premier est le pont salin ITR-p HA2-HA2 (E742-R762), strictement conservé parmi toutes les HA sauf celles du clade 7 et H17. Le second est le pont salin ITR-p HA1-HA2 (E1041-R762), conservé parmi presque tous les sous-types de HA du groupe 1, tandis que le pont salin ITR-p HA2-HA2 (R762-E812) est strictement conservé au sein du clade 3. L'importance fonctionnelle du complexe a été caractérisée par mutagenèse, test de fusion et génétique inverse dans deux virus du clade 1 (H1) et 3 (H3), qui présentent des profils physico-chimiques distincts. Les mutations ont été tolérées dans le contexte H3, in vitro, tandis que dans le contexte H1, toute mutation perturbant le complexe a donné lieu à une perte de fonction et des virus mutants non viables. Les résultats indiquent donc que l'évolution de la HA est limitée par le profil physico-chimique des réseaux d'interactions et suggèrent différents moteurs moléculaires du CC. La conservation du complexe au sein des structures partageant le profil physico-chimique H1, et plusieurs autres facteurs dont l'arrangement géométrique identique du complexe dans l'espace, suggèrent que la nature essentielle du complexe est susceptible d'être extrapolée aux HA partageant le même profil physico-chimique. Enfin, nous avons suivi la modulation des interactions au cours du CC à partir des structures des intermédiaires de fusion (H3). Nous avons révélé divers moteurs moléculaires, notamment la rupture de nombreux ponts salins ITR-p HA2-HA2 très conservés, à la base du trimère. Dans l'ensemble, l'évaluation de l'importance fonctionnelle, dans différents contextes, du complexe de ponts salins ITR-p largement conservé a mis en évidence que le profil physico-chimique des réseaux d'interactions influence les moteurs moléculaires du CC et la façon dont la fonction est réalisée. Les profils physico-chimiques des réseaux d'interactions influencent la tolérance mutationnelle de résidus spécifiques, contraignant ainsi l'évolution de la HA. Nos résultats ont démontré que l'analyse des réseaux d'interactions dans le contexte hypervariable de la HA permet de mieux comprendre son évolution et de tirer parti de la variabilité pour identifier des interactions conservées essentielles. Enfin, nous avons souligné l'intérêt de combiner l'évaluation de la conservation des interactions et leur validation fonctionnelle afin de fournir des données bénéfiques pour la recherche de cibles thérapeutiques et d'épitopes vaccinaux larges ne pouvant muter.