Remodelage de la membrane cytoplasmique par les virus enveloppés d'archées – ENVIRA

Le remodelage membranaire est un processus fondamental et nécessaire qui sous-tend le bon fonctionnement des organismes cellulaires dans les trois domaines du vivant. Une grande partie de nos connaissances sur les mécanismes de la fusion membranaire et de la scission, deux des étapes clés du remodelage des membranes biologiques, proviennent d'études sur les virus enveloppés eucaryotes. En revanche, nous n’avons que très peu d’information sur ces mécanismes chez les Archées, dont certaines possèdent des membranes monocouches composées de lipides tétraéthers dont la longueur correspond à l'épaisseur de la membrane. Nous avons récemment démontré que des virus enveloppés en forme de fuseau (fusellovirus) infectant des archées acidophiles hyperthermophiles du genre Sulfolobus sont libérés de la cellule par un procédé qui rappelle fortement le bourgeonnement de virus eucaryotes enveloppés tels que le virus HIV-1, le virus de la grippe et le virus Ebola. Le projet ENVIRA vise à utiliser les fusellovirus, qui représentent l'un des groupes dominants de virus chez les Archées, comme modèles pour élucider les mécanismes moléculaires du remodelage membranaire lors de l'entrée et de la sortie de ces virus.

Les objectifs scientifiques du projet seront atteints en utilisant une combinaison de techniques microbiologiques, génétiques, biochimiques et biophysiques. Nous allons d'abord étudier le processus de déformation de la membrane pendant le bourgeonnement du virus et déterminer les protéines virales impliquées dans cette étape. Nous nous concentrerons ensuite sur les protéines cellulaires ou virales responsables de la scission membranaire, qui correspond à l'étape finale du processus de bourgeonnement. A cette étape, nous avons observé en microscopie électronique l’apparition d’un collier qui se ressert progressivement afin de libérer le virion bourgeonnant de la membrane cellulaire. En particulier, nous testerons l'hypothèse selon laquelle la machinerie ESCRT (complexes de tri endosomal requis pour le transport), homologues à celles trouvées chez les eucaryotes, sont impliquées dans la libération des fusellovirus. Cette machinerie, présente chez les archées du genre Sulfolobus, est détournée par de nombreux virus eucaryotes pendant les étapes de bourgeonnement. La fusion membranaire, par laquelle l'enveloppe virale fusionne avec la membrane cellulaire, libérant l'acide nucléique viral dans l'intérieur de la cellule, sera étudiée in vitro et in vivo. Nous utiliserons la microscopie électronique et la tomographie électronique pour visualiser ce processus dans le cas des cellules hôtes naturelles. Parallèlement, nous utiliserons un test in vitro dans lequel le processus de fusion aura lieu entre les virions marqués par fluorescence et des liposomes artificiels préparés à partir de lipides de Sulfolobus

L'objectif du projet ENVIRA est de fournir des informations complètement nouvelles sur le remodelage des membranes monocouche chez les archées. Il est impossible de prédire a priori si les mécanismes sous-jacents sont similaires à ceux connus chez les eucaryotes ou s'ils sont entièrement différents. Les connaissances acquises dans le cadre du projet ENVIRA devraient faire progresser la recherche sur la Biologie cellulaire des archées (en particulier de leur Membrane). En outre, la comparaison des mécanismes de fusion membranaire et de bourgeonnement entre les archées et les systèmes eucaryotes devrait fournir des informations importantes sur l'évolution des interactions virus-hôte dans différents domaines de la vie et permettre une avancée significative dans le domaine de la virologie.