Traffic Vésiculaire, réponse Innée et Virus

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Questions principales.

Nos études portent sur les voies de signalisation et de réponse de l’interféron (IFN) et visent à comprendre:

-Comment les virus échappent/contournent-ils la réponse antivirale de l’hôte dans les cellules infectées ?

– Voies alternatives : comment des types cellulaires spécialisés dans la production d’IFN (tel que les cellules dendritiques plasmacytoïdes; pDC) reconnaissent-ils l’état infecté des cellules voisines?

OBJECTIF I. Approche d’évolution expérimentale pour découvrir des mutations adaptatives du virus Zika conduisant à la résistance aux réponses antivirales de l’hôte.

Stratégie : évolution expérimentale dans un environnement cellulaire contrôlé pour définir les interactions génétiques entre le virus et les cellules hôtes ainsi que les voies possibles d’adaptation virale.

L’infection par le virus Zika (ZIKV) provoque des maladies neurologiques et des anomalies congénitales et représente donc une importante menace de santé humaine. Les réponses de l’hôte par les interférons (IFN) de types I et III sont essentielles pour le contrôle de la réplication virale, la transmission in utero et les maladies neurologiques induites par le ZIKV.

Nous réalisons des études génomiques de l’évolution de la quasi-espèce ZIKV en réponse à la modulation expérimentale de la signalisation antivirale de l’hôte pour déterminer les interactions génétiques avec la cette réponse antivirale dans le génome viral, et les mécanismes d’échappement viraux. En particulier, nous étudions la pression sélective exercée par la signalisation induite par le récepteur ‘Toll-like’ (TLR)-3. Nous utilisons des analyses bioinformatiques des quasi-espèces virales (définies par séquençage à haut débit) pour identifier les mutations qui coïncident temporellement avec l’acquisition du phénotype adapté. Par mutagénèse dirigée, nous récapitulons ensuite dans le clone moléculaire de ZIKV les mutations candidates afin de valider leur effet fonctionnellement.

OBJECTIF II. Détection de cellules infectées par les cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDC): contact cellulaires nécessaires pour le transfert d’ARN immuno-stimulateurs via des vésicules atypiques

Les virus ont développé des mécanismes pour inhiber ou échapper à leur détection dans les cellules qu’ils envahissent. Cependant, paradoxalement, l’expression d’ISG est fortement détectée chez les patients infectés. Ces observations suggèrent donc l’existence de voies alternatives de détection.

Les cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDC) sont de robustes producteurs d’IFN de type I (IFN-I), essentiels au contrôle des infections virales. Comme les pDCs sont réfractaires à l’infection par la vaste majorité des virus, cette détection n’est pas opposée par les produits viraux, résultant donc en une réponse antivirale très forte. Ceci porte à se questionner sur : comment les pDC perçoivent l’ARN immunostimulateur (PAMP) et empêchent la réplication virale ?

II-A. Transfert du signal immunostimulateur viral via des vésicules non-canoniques et/ou non-infectieuses

Les cellules infectées par les flavivirus libèrent des particules immatures (i.e., comportant des protéines membranaires virales non clivées, et qui sont donc déficientes pour la fusion membranaire) résultant d’un site de clivage sous-optimal conservé au cours de l’évolution, qui empêcherait la fusion membranaire prématurée dans la voie de sécrétion. Nous avons démontré que la particule immature est le transporteur de PAMP qui induit une réponse des pDC par la reconnaissance de l’ARN viral par récepteur TLR7 localisé dans les endolysosomes. Ceci est conforme avec le déficit pour la fusion membranaire des particules immatures, augmentant ainsi leur rétention dans les endolysosomes. Notre découverte pourrait aussi avoir une implication importante pour les nombreux virus qui, similairement, bloquent leur détection l’hôte de dans cellules infectées et libèrent des particules non-infectieuses contenant des glycoprotéines non clivées.

Conjointement avec nos études précédentes, nous avons ainsi révélé que le signal immunostimulateur pouvait être transmis via des vésicules non-infectieuses et/ou non-canoniques, i.e., des virions immatures dans le contexte des flavivirus et des exosomes dans le contexte du virus de l’hépatite C (Figure 2).

Decembre, Assil et al. Plos Pathogens, 2014. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1004434

Sinigaglia et al. Sci Rep. 2018. https://doi.org/10.1038/s41598-018-29235-7

Dreux et al. Cell Host and Microbes. 2012. http://doi.org/10.1016/j.chom.2012.08.010

Webster et al. J Virol. 2016. http://doi.org/10.1128/JVI.01692-16

II-B. Régulation de la détection par les pDC de HTLV associé aux cellules par le profil de glycosylation en surface cellulaire

L’infection par le virus T-lymphotropique humain (HTLV) peut persister, entraînant la leucémie dite ‘à cellules T’ chez l’adulte, un cancer très agressif et d’évolution rapide. L’échappement viral à l’immunité innée, notamment de l’inhibition de la réponse à l’IFN-I dans les cellules T infectées, contribue à la persistance virale. Nous avons démontré que les pDCs détectent le HTLV associé en surface cellulaire dans une structure riche en glycanes. En particulier, le profil de glycosylation de la surface cellulaire module la transmission des RNA immunostimulateurs aux pDC. Ainsi, nos résultats mettent en évidence une fonction des structures glycosylées associées à la surface cellulaire et contenant le virus dans l’activation de l’immunité innée.

Assil et al. Plos Pathogens, sous presse

II.C. Réponse antivirale des pDC par synapse interférogénique avec des cellules infectées.

Alors que les porteurs de PAMP peuvent être distincts, e.g., virus immature et exosome, des contacts physiques sont nécessaires pour la détection par les pDC des cellules infectées par des virus génétiquement distants. Comment et pourquoi ces contacts sont établis reste énigmatique.

En utilisant le DENV, le virus de l’hépatite C (VHC), ZIKV, nous avons démontré que le site de contact des pDC avec les cellules infectées se réorganise en une plateforme spécialisée pour le transfert de l’ARN immunostimulateur, que nous avons nommée synapse interférogénique et nécessaire pour la réponse antivirale médiée par le pDC.

Assil, Coleon et al. Cell Host and Microbes, sous presse

Nous sommes intéressés à définir les bases moléculaires de cet aspect nouvellement découvert de l’immunité innée.

OBJECTIF III. In vivo: contrôle des arbovirus par les pDC via la réponse IFN induite par IRF7

Nous avons démontré que la détection de cellules infectées par le DENV et le chikungunya (CHIKV) par les pDC entraîne la production d’IFN-I (induite par le facteur de transcription IRF7) en l’absence de production d’autres cytokines pro-inflammatoires (induite par le facteur de transcription NF-κB). Afin d’élucider in vivo les fonctions immuno-modulatrices des pDC, nous avons développé un modèle murin dans lequel la signalisation IRF7 est restreinte aux pDC. Malgré des taux indétectables d’IFN-I sécrété, la signalisation IRF7 uniquement par les pDC est suffisante pour contrôler ces deux virus et protéger les souris contre l’infection mortelle par CHIKV. Les premiers signaux par la signalisation IRF7 par les pDC entraîne une amplification en aval de réponses antivirales, notamment une accélération de la production d’IFN de type II induite par les cellules NK. Ces études ont révélé le rôle dominant, néanmoins indirect, de la signalisation IRF7 par les pDC, qui orchestre les réponses IFN à la fois de types I et II lors d’infections à arbovirus.

Webster et al eLIFE 2018: https://elifesciences.org/articles/34273

Nous sommes intéressés à comprendre comment la signalisation IFN-I par les pDC mobilise localement d’autres réponses de l’hôte, notamment, l’IFN-II par les cellules NK pour contrer l’infection virale.