Thèse: Jean-Christophe Le Bayon - La glycoprotéine de fusion F des paramyxovirus. Etude structure-fonction et ingénierie de F en vue du développement d'applicat

Thèse Jean-Christophe Le Bayon - Groupe de recherche Rosa-Calatrava - VirPath

La glycoprotéine de fusion F des paramyxovirus. Etude structure-fonction et ingénierie de F en vue du développement d'applications thérapeutiques.

RESUME

      Les paramyxovirus respiratoires humains sont des virus responsables d'infections chez les jeunes enfants, les personnes âgées et les patients immunodéprimés. Ces virus possèdent deux glycoprotéines à la surface de leur enveloppe, qui jouent toutes un rôle dans l'entrée du virus dans la cellule cible. La glycoprotéine d’attachement (HN, G ou H) a un rôle dans l’attachement du virus à son récepteur cellulaire et, dans le cas de HN, celle-ci est suspectée d’activer la seconde glycoprotéine, la protéine de fusion (F). Cette dernière réalise la fusion entre l'enveloppe du virus et la membrane cellulaire. Le mécanisme par lequel la protéine HN "active" la protéine F reste mal caractérisé, malgré la détermination récente de leurs structures en cristallographie. Plusieurs modèles sont actuellement proposés.

     Ce travail de thèse s’est focalisé principalement sur les glycoprotéines d’enveloppe des virus parainfluenza humain de type 2 (hPIV2) et parainfluenza de type 5 (PIV-5), ainsi que sur la glycoprotéine de fusion du métapneumovirus humain (hMPV).

Une première partie de ce projet a consisté à caractériser une mutation retrouvée sur la protéine F de souches circulantes hPIV-2. Cette étude a notamment souligné l’importance de la sous-unité F2 dans la régulation de la fusion membranaire. Une seconde partie du projet a consisté à étudier une des étapes du mécanisme d’entrée du métapneumovirus, la fusion membranaire induite par la glycoprotéine F. Ce travail a montré qu’il était possible dans une certaine mesure, et par une approche de mutagenèse combinatoire, de dissocier les caractéristiques de F hMPV et ainsi pouvoir mieux les étudier. Ce travail d’ingénierie de la glycoprotéine F hMPV s’est également inscrit dans un objectif de recherche appliquée afin de contribuer au développement de nouveaux outils prophylactique et thérapeutique.

Cette perspective thérapeutique de F PIV-5 a notamment été évaluée dans le cadre d’un vecteur oncolytique basé sur l’adénovirus de type 5 (AdV-5). L’expression de cette glycoprotéine hyperfusogène a ainsi contribué à un effet cytotoxique amplifié des vecteurs armés in vitro ainsi qu’en modèle animal immunocompétent.

 

Mots clés

Metapnaumovirus, Parainfluenza de type 5, Glycoprotéine F de fusion, Ingénierie, Vaccin.

 

 

ABSTRACT

   Human respiratory paramyxoviruses are responsible of infectious diseases and hospitalisations among infants, children, elderly and immune-compromised. These viruses harbour two glycoproteins implicated in the virus entry into the cell. The attachment glycoprotein (HN, G or H) is implicated the virus attachment on a targeted cell receptor, and HN is also suspected to activate the second glycoprotein, the fusion protein (F). This latter can perform the fusion between the cellular membrane and the viral envelope. This mechanism of activation of the F protein, is actually not well-defined, even with the structural characterisation for some viruses studied in this thesis.

        This thesis work is focalised onto the viral glycoprotein of parainfluenza virus type 2 (hPIV-2), parainfluenza virus type 5 (PIV-5), and the fusion glycoprotein of human Metapneumovirus (hMPV).

The first part of this project was the characterization of a mutation observed in the F protein natural variants of hPIV-2. This work highlights the importance of the F2 subunit of F in the fusion regulation. A second part of the project consisted on the study of the hMPV entry into the cell mechanism, induced by F glycoprotein. This work showed that it was possible to dissociate the characteristics of the F glycoprotein, in order to allow a better understanding of those. This engineering work on the F protein was also targeted onto applied science and could be used in the development of therapeutic tools.

This therapeutic use of F PIV-5 was also evaluated in an oncolytic vector based on adenovirus type 5 (AdV-5). Its expression among tumours showed a highly cytotoxic activity for the targeted cells in vivo, but also in vitro on immune-competent rodents.

 

Key words

Metapnaumovirus, Parainfluenza de type 5, F fusion glycoprotein, Engineering, Vaccine.