Les fonctions de coiffage des ARN du virus rabique et leur rôle potentiel en tant que cible de mécanismes antiviraux – RAB-CAP

Les Mononegavirales sont des virus à ARN simple brin de polarité négative à l’origine de maladies ayant un impact important dans le domaine de la santé publique: fièvre à Ebola, la rage, la rougeole etc. Bien qu’il existe des traitements prophylactiques ou une vaccination post-exposition pour certains d’entre eux tels que le virus de la rage, de nouvelles approches doivent être développées pour traiter des patients non vaccinés infectés. Pour cela, il apparaît nécessaire d’identifier des enzymes virales conservées jouant, par exemple, un rôle clé dans le cycle de multiplication des virus. La protéine L des Mononegavirales est une protéine multifonctionnelle qui catalyse la réplication et la transcription du génome viral. Sa partie C-terminale contient deux domaines conservés, un domaine polyribonucleotidyltransférase (PRNTase) et un domaine méthyltransférase (MTase), tous deux impliqués dans l’ajout de la coiffe en 5’ des ARNm viraux. Les Mononegavirales possèdent un mécanisme de coiffage particulier dans lequel le domaine PRNTase forme un lien covalent avec l’extrémité 5’ des ARN en cours de production, permettant l’ajout d’une molécule de GDP pour former la coiffe. Cette coiffe est ensuite méthylée par des MTases en 2’O du premier nucléotide et en position N7 de la guanine sur la coiffe pour former une structure coiffe de type cap-1. Cette structure permet l'initiation la traduction cap dépendante des protéines virales mais également, notamment par la 2’O méthylation, de déjouer la reconnaissance des senseurs du non soi tels que RIG-I et MDA5 et limiter ainsi l'activation de la réponse immune innée. Des expériences récentes sur des virus à ARN simple brin de polarité positive (virus de la Dengue et Coronavirus) ont montré que l’inactivation des MTases permet l’élimination du virus chez des animaux infectés. Même si ces virus présentent de nombreuses différences avec les Mononegavirales, il apparait évident que les mécanismes de coiffage peuvent être considérés comme des cibles antivirales importantes. Chez les Mononegavirales, certaines étapes du coiffage ont été étudiées chez le VSV in vitro. Néanmoins, très peu d'études allant du mécanisme moléculaire à l'effet phénotypique en modèle animal ont été conduites.
L’objectif de ce projet est donc de caractériser la structure et la fonction des enzymes de coiffage des Mononegavirales (PRNTase, N7- et 2’O-MTases), ainsi que leurs mécanismes d’action. Nous utiliserons comme modèle le virus de la rage (RABV). En effet, la rage est une encéphalite mortelle chez l’homme et l’animal. Dès l’apparition des signes cliniques, cette infection est fatale dans 100% des cas. Elle est encore responsable de 59 000 décès humains par an, malgré l’efficacité du vaccin. De plus, nous disposons dans le consortium pour ce modèle d’un ensemble d’outils permettant de mettre en œuvre les analyses biochimiques,structurales et cellulaires, ainsi que les études in vivo chez la souris.
Grâce à l’utilisation combinée d’un système de génétique inverse et d’analyses structurales et biochimiques, nous pourrons caractériser les effets de mutations des enzymes de coiffage sur la réplication virale et la réponse immunitaire. Nous espérons induire une diminution de la réplication virale et/ou une forte augmentation de la réponse immunitaire qui pourraient être à l’origine de l’élimination du virus dans l’organisme infecté. Dès lors, les enzymes de coiffage seraient de bonnes cibles antivirales. Nous souhaitons également développer, à partir de l'analyse structure/fonction des enzymes de coiffage des RABV, des méthodes de criblages qui permettront l’identification de composés chimiques bloquant spécifiquement l’activité des PRNTase et des MTases. Enfin, nous voulons montrer que des RABV mutés au niveau de ces sites fonctionnels se comportent comme de très efficaces vaccins atténués et que des inhibiteurs de ces enzymes permettent de bloquer la réplication virale et d'induire une forte réponse antivirale.