Structure et fonction de la machine de transcription et réplication des virus à ARN non-segmenté de polarité négative – NNViPol

Par une approche multidisciplinaire, nous proposons de poursuivre la caractérisation structurale et fonctionnelle du complexe polymérasique. En reconstituant les processus de transcription et de réplication in vivo et in vitro, nous chercherons à répondre à des questions précises sur les mécanismes de ces réactions. Finalement, nous chercherons également à identifier des cibles moléculaires pour le développement d’inhibiteurs de la réplication virale.

Actuellement aucune structure atomique de polymérase d’un virus à ARN négatif non-segmenté n’est connue. Parmi les résultats attendus, la détermination de la structure de la polymérase de VSV constituera une avancée majeure dans la compréhension des mécanismes catalytiques spécifiques de cette polymérase et ouvrira la porte au développement d’inhibiteurs spécifiques de ces virus.

La réalisation de chacun des trois objectifs majeurs de ce projet aura des retombées importantes pour la compréhension des mécanismes de réplication des virus à ARN négatif non-segmenté et pour la recherche d’inhibiteurs dans la lutte contre les virus connus et émergeants de cet ordre.

A venir

Comprendre les mécanismes moléculaires de la réplication virale et des interactions entre les virus et leur cellules hôtes est une tâche importante qui amènera un nouvel éclairage sur l’évolution des virus et sur les adaptations hôte-virus et qui nous donnera de nouvelles armes pour lutter efficacement contre les pathogènes actuels et émergents. Dans ce projet, nous nous focalisons sur les virus à ARN génomique non-segmenté de polarité négative (NNV). Certains de ces virus sont prévalents chez l’homme (rougeole, oreillons, virus respiratoire syncytial, metapneumovirus,…), tandis que d’autres continuent d’émerger et de provoquer des épidémies de maladies graves ou mortelles (virus de la rage, Ebola, Nipah). Bien que des vaccins soient disponibles contre certains de ces virus, nous manquons toujours de médicaments pour combattre ces pathogènes. Comme tous les NNV partagent la même organisation de leur machinerie de synthèse d’ARN et des mécanismes similaires de transcription et de réplication, nous pensons que l’élucidation de la structure des acteurs de la réplication virale et des mécanismes moléculaires impliqués pour un virus modèle tel que le virus de la stomatite vésiculaire (VSV) aidera à comprendre la machine de réplication des autres NNV et mettra en évidence les talons d’Achille d’autres virus qui pourront être ciblés plus spécifiquement.

Les NNV possèdent leur propre machinerie pour transcrire leur génome en ARN messagers et pour répliquer leur génome. Cette machinerie est spécifique et représente donc une cible intéressante pour le développement d’inhibiteurs de la réplication virale. Elle est constituée d’un large complexe ribonucléoprotéique qui comprend l’ARN génomique encapsidé par la nucléoprotéine (N), la phophoprotéine et l’ARN polymérase ARN-dépendante (L). Les mécanismes d’expression des gènes des NNV ont été étudiés depuis plus de 40 ans, mais de nombreux détails des mécanismes d’action et de régulation de cette machinerie restent le sujet de discussions et de spéculations. En particulier, nous manquons toujours d’information sur la structure de la l’ARN polymérase et nous ne savons pas si des complexes de composition différente sont impliqués dans ces différentes activités. Nous ne comprenons pas les mécanismes moléculaires par lesquels la polymérase bascule entre ces deux activités, accède à l’ARN encapsidé par la N et se déplace le long de sa matrice.

Notre projet vise à comprendre les mécanismes fondamentaux de la machine virale qui transcrit et réplique l’ARN génomique du virus de la stomatite vésiculaire (VSV). Il s’appuie sur les structures de plusieurs composants essentiels de la machinerie de VSV que nous avons résolues récemment. Ces structures ont apporté un éclairage nouveau sur le fonctionnement de cette machinerie complexe et nous ont conduits à faire de nouvelles hypothèses. Il s’appuie également sur des résultats préliminaires obtenus dans nos laboratoires. Nous sommes capables de produire les différents composants de cette machine, y compris la polymérase, sous forme purifiée, et nous avons reconstitué l’activité de transcription en mélangeant ces composants. Nous avons également obtenu, pour la première fois, une reconstruction 3D préliminaire de la protéine L à partir de données de microscopie électronique.

Par une approche multidisciplinaire, nous proposons de poursuivre la caractérisation structurale et fonctionnelle du complexe polymérasique. Nous proposons de déterminer la structure de la protéine L avec la meilleure résolution possible et de caractériser l’organisation de la polymérase en complexe avec ses partenaires. En reconstituant les processus de transcription et de réplication in vivo et in vitro, nous chercherons à répondre à des questions précises sur les mécanismes de ces réactions. Finalement, nous chercherons également à identifier des cibles moléculaires pour le développement d’inhibiteurs de la réplication virale et à déterminer leur structure à haute résolution.