Contrôle de la propagation du virus influenza A et des réponses immunitaires associées : investigation du rôle de NCOAS-Alternative Start – CAIPIRINAS

Méthodes de biologie structurale, biochimie, biologie cellulaire, biologie moléculaire, CRISPR, méthodes classiques d'étude de la réplication virale in vivo et in vitro, méthodes d'étude des réponses immunitaires in vivo

Nous avons validé l'interaction entre NCOA7-AS et les partenaires les plus intéressants identifiés par spectrométrie de masse. Ces partenaires sont impliqués dans le trafic vésiculaire mais n'ont jamais été liés à l'activité de la V-ATPase. Nous avons pu résoudre la structure tridimensionnelle du domaine TLDc de NCOA7-AS, ainsi que la structure d'un domaine de NCOA7-AS en complexe avec un partenaire important. Nous avons généré des souris knock-out NCOA7-AS et étudions actuellement l'impact du knock-out NCOA7-AS sur la réplication d’IAV et sur les réponses immunitaires.

Ce projet mettra en lumière le mécanisme d'action et le rôle in vivo d'une protéine antivirale, NCOA7-AS.

Arnaud-Arnould M., Tauziet M., Moncorgé O., Goujon C., Blaise M. Crystal structure of the TLDc domain of human NCOA7-AS. Acta Crystallographica Section F: Structural Biology Communications, 2021, 77(8).

McKellar J., Rebendenne A., Wencker M., Moncorgé O., Goujon C. Mammalian and Avian Host Cell Influenza A Restriction Factors. Viruses, 2021, 13(3):522. (review)

Les virus influenza A et B (IAV et IBV) sont des agents pathogènes, causant environ 500 000 décès par an. Une nouvelle pandémie d'IAV est considérée par l'OMS comme l’une des 10 principales menaces pour la santé humaine, ce qui résonne singulièrement dans le contexte actuel de pandémie du COVID-19 et illustre les conséquences désastreuses de la propagation mondiale d'un virus respiratoire sur sur nos sociétés, nos systèmes de santé et l'économie.
Les stratégies pour prévenir ou contrer la grippe impliquent principalement la vaccination contre les virus saisonniers, car l’efficacité des quelques traitements anti-grippaux disponibles reste très limitée. Une pandémie d'IAV serait désastreuse car le développement et la production à grande échelle d'un vaccin nécessiteraient au moins 8 mois. Comprendre la propagation de l'IAV chez l’hôte et son contrôle par le système immunitaire est essentiel pour développer des stratégies thérapeutiques innovantes.
L'IAV pénètre dans les cellules par endocytose et une diminution du pH est cruciale pour la fusion des membranes virales et endosomales, autorisant l'accès au cytosol des complexes ribonucléoprotéiques viraux. L'acidification endosomale est aussi clé pour la présentation de l’antigène aux cellules immunitaires et les fonctions des cellules T cytotoxiques. Nous avons identifié l'isoforme courte de NCOA7 (NCOA7-AS) comme une protéine induite par l'interféron (IFN) qui limite l'entrée de l'IAV. NCOA7-AS interagit avec la V-ATPase, la pompe à protons responsable de l'acidification endosomale. Par à un mécanisme non élucidé, cette interaction exacerbe l’acidification endosomale et la dégradation des antigènes et limite l'entrée de l'IAV dans les cellules.
Afin d’appréhender le mécanisme de régulation de la V-ATPase par NCOA7-AS, nous avons identifié les partenaires cellulaires impliqués dans ce processus par approche protéomique et nous proposons d'explorer leurs liens fonctionnels avec NCOA7-AS. De plus, le mode d’action de NCOA7-AS à l’échelle moléculaire sera élucidé par des études structure-fonction.
En parallèle, des souris déficientes en NCOA7-AS, obtenues par CRISPR-Cas9, permettront d’explorer le rôle antiviral de NCOA7-AS, in vivo. Enfin, l'hypothèse que NCOA7-AS peut influencer les réponses immunitaires en plus de l’immunité innée contre l'IAV, sera examinée, NCOA7-AS pouvant jouer un rôle dans la présentation des antigènes et possiblement dans le contrôle des processus de cytotoxicité des CD8.
Dans ce contexte, les objectifs du projet CAIPIRINAS sont de:
1- Investiguer les mécanismes moléculaires détaillés de l'action de NCOA7-AS
2- Élucider le rôle de NCOA7-AS dans le contrôle de l'IAV in vivo et dans l'établissement des réponses immunitaires contre ce virus.
Nous avons déjà validé l'interaction entre NCOA7-AS et certains de nos candidats : des protéines impliquées dans le trafic vésiculaire mais qui ne sont pas connues pour leur lien avec l'activité de la V-ATPase. Nous avons obtenus des cristaux de NCOA7-AS, offrant la possibilité de résoudre sa structure tridimensionnelle à court terme. Enfin, nous avons généré des souris knock-out pour NCOA7-AS. Ce projet est donc basé sur des données préliminaires solides et les outils et les expertises de ce consortium nous permettront d’atteindre nos objectifs.
CAIPIRINAS est un projet transdisciplinaire proposant d'étudier le rôle d’une protéine antivirale à l’échelle atomique grâce à sa structure tridimensionnelle, à l’échelle cellulaire par l’étude de son impact sur la physiologie et sur l'infection virale au sein de la cellule, et jusqu'à son rôle dans le contrôle immunitaire de l'infection par l'IAV à l’échelle de l’organisme. Ce projet mettra en lumière les mécanismes de défense naturels contre les infections virales, les liens entre l'immunité innée et l'immunité adaptative, mais également des nouveaux processus de régulation de la V-ATPase, un complexe multiprotéique impliqué dans une myriade de fonctions cellulaires.