Role of viral defectives genomes of arboviruses in regulating viral infection in insects
Rôle des génomes défectifs des arbovirus dans la régulation de l'infection des insectes
par Enzo POIRIER sous la direction de Marco VIGNUZZI
Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé. Microbiologie
ED 562 Bio Sorbonne Paris Cité

Soutenue le vendredi 13 octobre 2017 à Sorbonne Paris Cité

Sujets
  • Arbovirus
  • ARN interférence
  • croissance et développement
  • Infections à virus à ARN
  • Virus

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Mots clés
Génomes défectifs, Persistence virale, Dicer-2
Resumé
Les arbovirus tels que la dengue, chikungunya ou zika, qui circulent entre les humains et les moustiques, sont responsables d'importantes épidémies touchant des centaines de millions de personnes par an. Le cycle de transmission des arbovirus dépend en partie de la persistence du virus chez l'insecte. Une infection est dite persistente quand, malgré une réplication virale soutenue avec production de multiples particules virales, l'infection n'affecte peu ou pas la santé de l'insecte. En d'autres termes, l'infection persistente est quasi asymptomatique, ce qui favorise grandement la transmission du pathogène à un nouvel hôte. La persistence d'un virus à ARN chez l'insecte a été étudiée chez la mouche du vinaigre (Drosophila melanogaster) ainsi que chez les moustiques, et s'appuie sur l'ARN interférence, qui repose sur la reconnaissance de l'ARN double brin viral par la protéine Dicer-2. L'effet antiviral de l'ARN interférence dépend également de la production d'ADN viral (ADNv) à partir d'ARN viral durant l'infection, via l'action des rétrotransposons cellulaires. L'ADNv est ensuite transcrit afin de soutenir l'ARN interférence, ce qui établit et maintient la persistence virale chez la drosophile et le moustique. L'origine de l'ARN viral rétrotranscrit, ainsi que les mécanismes de régulation de la production d'ADNv, ne sont pas connus. Une grande majorité des arbovirus sont des virus à ARN qui codent pour leur propre ARN polymérase, responsable de la réplication du génome durant le cycle viral. Ces polymérases sont caractérisées par un fort taux de mutation et de recombinaison, ce dernier paramètre corrélant avec la génération de génomes défectifs, tronqués pour une ou plusieurs parties de la séquence virale. Ces génomes défectifs ont été isolés chez l'écrasante majorité des virus à ARN, et sont connus pour leur forte capacité à stimuler l'interféron de type I chez les mammifères, via l'activation des réceptors "RIG-I-like", ou RLRs. Ainsi, les génomes défectifs sont considérés comme de puissants Pattern-Associated Molecular Patterns (PAMPs), ou structures virales qui sont reconnues comme "non-soi" par l'hôte et activent l'immunité. L'effet des génomes défectifs sur l'immunité antivirale des insectes, et en particulier sur l'ARN interférence, n'est pas connu. Dans ce travail, nous avons cherché à étudier le rôle des génomes défectifs lors de l'infection des insectes, en relation avec l'activation de l'ARN interférence. Pour ce faire, nous avons caractérisé un mutant du virus Sindbis (Sindbis-highDG) possèdant un taux de recombinaison plus important. En conséquence, ce virus produit une quantité plus importante de génomes défectifs en culture cellulaire. Dans une deuxième temps, nous avons utilisé ce virus, ainsi que d'autres outils, pour déterminer le rôle des génomes défectifs lors de l'infection d'un insecte par un virus à ARN. Nous avons démontré que Sindbis-highDG produit davantage de génomes défectifs que le virus sauvage chez Drosophila. Nous démontrons ensuite que la quantité de génomes défectifs produite durant l'infection contrôle le taux de réplication du virus via l'activation de l'ARN interférence. Les génomes défectifs sont en effet rétrotranscrits en ADNv. Plus la réplication virale produit de génomes défectifs, plus la quantité d'ADNv rétrotranscrite est importante. De plus, la production de génomes défectifs régule la persistence virale. La suite de notre étude se penche sur les mécanismes de régulation de ce phénomène. Nous démontrons que la rétrotranscription des génomes défectifs viraux en ADNv est régulée par l'hélicase de la protéine Dicer-2. Ce domaine hélicase est de plus conservé dans les RLRs. Ainsi, notre travail à mis au jour une convergence fascinante entre l'immunité des insectes et des mammifères, en ce qui concerne la nature du PAMP detecté (les génomes défectifs) ainsi que la régulation de la réponse immune (domaine hélicase).