Interactomique, SARS-CoV-2, Covid-19, Interactome proximal, Double-Hybride, Peptides, Dominant-Négatif, Composé antiviral

Les interactions protéine-protéine (PPIs) sont nécessaires à la formation de complexes composés d'une seule ou de plusieurs protéines. Les PPIs jouent un rôle crucial dans la régulation des processus biologiques, tels que la traduction et la dégradation des protéines, ou les voies de l'immunité innée. En tant que parasites intracellulaires, les virus dépendent de la machinerie de la cellule hôte pour leur cycle viral. L'exploitation de la machinerie cellulaire à travers des PPIs virus-hôte est un élément majeur pour une infection virale efficace. La cartographie et la caractérisation des PPIs virus-hôte sont par conséquent essentielles pour mieux comprendre la pathogenèse virale et la manière de contrer la réplication virale. Pour participer à la réponse face à la pandémie de COVID-19 en 2020, nous nous sommes concentrés sur le détournement du protéome de la cellule hôte par le SARS-CoV-2 en cartographiant les PPIs virus-hôte à l'aide de différentes méthodes protéomiques. Nous avons tout d'abord généré les interactomes proximaux des protéines du virus SARS-CoV-2 par des essais de biotinylation dépendante de la proximité (BioID), reliant les protéines virales aux protéines humaines. Les interactomes proximaux ainsi générés ont servi à modéliser une carte tridimensionnelle (3D) positionnant les protéines virales dans différents territoires cellulaires selon leurs interaction avec les protéines humaines. Nous avons ensuite recherché, par des essais de complémentation de l'enzyme NanoLuciférase ('split-luciférase'), des interactions directes entre les protéines virales et un sous ensemble des protéines cellulaires identifiées dans leur environnement. Nous avons ainsi identifié 151 interactions directes, impliquant 41 facteurs de l'hôte essentiels à l'infection par le SARS-CoV-2. La structure de plusieurs complexes virus-hôte a pu être modelisée in silico par AlphaFold2 ou par homologie basée sur la structure, fournissant des interfaces d'interaction pertinentes pour le criblage de composés perturbateurs d'interaction. En utilisant une nouvelle méthode de mesure de l'infection par SARS-CoV-2 que nous avons développée, nous avons montré l'efficacité d'un composé chimique de USP13, partenaire direct de NSP13, pour inhiber l'infection virale. Nous avons également établi en système double hybride en levure, la première cartographie systématique des PPI directes entre le virus SARS-CoV-2 et l'hôte (contactome). De manière remarquable, ce contactome a mis en évidence une connexion, au sein du réseau d'interaction de protéines humaines (interactome humain) entre cibles directes des protéines virales et protéines génétiquement associées au risque de développer une forme sévère de COVID-19. Nous avons aussi détecté le ciblage particulier de voies de l'immunité innée, et montré que la disruption génique de plusieurs cibles virales liées à la voie NF-kB réduisait de manière significative la réplication virale. Enfin, nous avons entrepris le développement d'une stratégie visant à cribler systématiquement la perturbation des PPIs virus-hôte essentielles par des peptides dominant-négatifs viraux (DNP). Une expérience pilote nous a déjà permis d'identifier 21(sur 1 789) DNPs perturbant l'interaction NSP6-CD27, qui associée à la voie de l'immunité innée. L'ensemble de ces résultats démontre que la cartographie et la caractérisation des PPIs virus-hôte représentent des stratégies prometteuses pour le développement de nouvelles thérapies antivirales.